无线数字家庭网络泛在接入技术( 四 )


网络层基于异构无线数字家庭网络的特点,使用分布式Mesh路由机制 。这种技术比起传统的点对多点通信技术具有诸如节能、自配置、自愈性和易扩容等很多优势 。
数据链路层之上使用通用链路层,它的主要作用包括:
(1)作为多种接入技术汇聚子层,对上层提供统一的接口,屏蔽下层多种接入环境 。
(2)控制和补充各种接入技术的MAC层功能,即尽可能地有效利用多系统无线资源治理分配的无线资源 。
控制部分使用多系统间的分布式无线资源治理,有效利用无线资源,保证异构网络下的多种业务的QoS 。同时考虑功率控制、网络安全信息等的治理 。在这种异构无线数字家庭网络中,需要采用一些要害技术,比如感知无线电技术、无线Mesh技术等等 。
2.1感知无线电
感知无线电(CR)技术是软件无线电技术的演化,是一种新的智能无线通信技术,它具有智能性,能够使无线设备及其天线感知其所处的射频(RF)环境,并在必要时调节所使用的频带以避免发生干涉,从而指导软件定义无线电(SDR)选择正确的执行方式和参数 。
感知无线电的基本原理在于传输信号时,首先要分析无线传输场景 。在无线场景下发送端产生的激励一般都是非稳态的空时信号,过程主要由空时处理完成 。在接收端,通过判定不同频段下的干扰大小,检测干扰小的可用频段,并且做出对一些传输参数进行调整的判决 。接收端所有的这些信息然后反馈到发送端,用于控制发信信号的功率和占用的频谱等 。另外,对于时分复用模式,考虑到无线信道的互易性,可以应用自适应天线波束形成技术进行干扰抑制 。
在无线数字家庭网络中,由于物理层一般可使用UWB设备,它具有占用宽带宽的特色,通过使用感知无线电技术,进行动态频谱分配,调整射频端的发射功率,从而避免强的干扰,提高泛在网络的系统性能 。
2.2无线网状网
对于无线数字家庭网络来说,各种终端将组成一个分布式无线网络 。在目前的分布式网络研究领域,无线Mesh网络技术有望给无线宽带领域带来重大变革 。在无线Mesh拓扑结构下,网络中的每个节点都具备路由的功能,每个节点只和邻近节点进行通信,因此是一种自组织和自治理的网络 。实际上,无线Mesh网络更像是Internet本身的一种无线版本,分组数据从一个路由到另一个路由进行传递直至到达其目的地 。这些特点使无线Mesh网络比起传统的点对多点通信网具有诸如节能、自动配置和易扩容等优势,很多公司如诺基亚公司、北电公司等开始将无线Mesh技术用于宽带网络接入(相关标准是IEEE802.11n),并且相关的无线路由器等产品也已开始商用[4] 。
目前,无线Mesh仍处于要害技术研究与初步应用阶段,在IEEE802各无线接入标准化组织中都有涉及,IEEE802.15已成立了无线个域网Mesh工作组(TG5WPAN Mesh Networking) 。无线Mesh技术应用于基于UWB、蓝牙或其他接入技术的异构无线接入网络,实现网间互联互通,其潜在优势和可能取得的技术性突破包括:
通过中继拓展无线数字家庭网络的覆盖范围 。
可用带宽随节点数的增多而增加,从而提高频谱利用率,增加系统容量 。
初期建设费用低,无需复杂中继基础设施的安装 。
网络具有可伸缩性,易扩容 。
分布式自配置、自组织 。
多路由选择,增强系统柔韧性和自愈能力 。
2.3通用接入点链路转换机制
在异构无线家庭网络中,通用接入点负责不同模式的无线家庭网络间的数据传递与转发,因而通用接入点需要具备与不同无线家庭网络节点进行通信的功能,同时还要具备与外部网络进行通信的功能(有线或无线方式) 。通用接入点应被设计为可软件配置的多模设备,支持与多个无线家庭网络自适应通信 。目前解决方法为,在物理层和MAC层之上,加入通用链路层(GLL),如图3所示 。

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