无线自组网中的管理技术浅析.ppt

* 2021/9/12 拓扑控制 分类 * 2021/9/12 无线自组网中的管理技术 能量保护 移动节点本身由有限寿命的电池供电,为了延长节点的工作时间,要求尽量减小节点的能量消耗 。 能量保护策略比一般无线网络更加困难,原因: 两种角色可能同时扮演; 没有传统蜂窝网中的固定机站,没有WLAN中的AP * 2021/9/12 措施:功率管理和功率控制 功率管理是指当节点处于空闲状态时,让设备进入睡眠状态已达到减少能量消耗的目的。 被动的能量保护机制。 网卡类型 电源/mA 发送模式/mA 接收模式/mA 空闲模式 睡眠模式/mA WaveLAN(11M) 4.74 284 190 156mA 10 WaveLAN(2M) 4.74 280 204 178mA 14 Proxim RangeLAN2-7410 5 265 130 N/A 2 Smart Spread 5 150 80 N/A 5 * 2021/9/12 MAC层的功率管理策略 根据监测当前是否有以本节点为目的节点的帧到来作为依据。细粒度的能量保护途径。 PAMAS (Power Aware Multi-Access Protocol) 策略:当没有数据要发送且某个邻居节点正在发送数据时,该节点关闭发射机; 当一个邻居在发送,另一个邻居在接收,该节点关闭电台。关闭时间由接收到的RTS (Return to Sender)中携带的数据长度决定。 考虑到在关闭发射机期间,可能有邻居开始发送数据,所以开启发射机后要执行二进制查找式探测算法来决定是否还需关闭以及关闭多长时间。 可选策略:只关闭数据信道的发射机,而保持控制信道处于激活状态,节点可以随时监听信道,及时唤醒电台。 * 2021/9/12 基于拓扑控制的功率管理策略 通过保持一个始终处于活跃状态的节点集合构成一个网络虚拟主干,通过网络虚拟主干保证网络的一般连通性,分组在通过网络虚拟主干时无延迟开销,因此在实现能量保护的同时得到了有效的数据传输。粗粒度能量保护机制。 生成虚拟主干的方法: 基于地理信息的“虚拟格栅”策略:将网络分为若干个格栅子区间,划分的原则是保证同一格栅内的节点在向前传送报文这一功能上是等同的,相互协调以确定由谁进入睡眠模式及睡眠的时间。 分布式和随机生成的“虚拟格栅”策略:节点通过交换Hello信报决定自己是进入睡眠模式还是加入“虚拟主干”成为“协调员”。如果一个非“协调员”节点的两个邻居既不能直接通信也不能通过一个或两个“协调员”通信,自动成为“协调员” 。 * 2021/9/12 功率控制是指在通信过程中选择一个最恰当的功率电平级以减少不必要的传输能量消耗。主动能量保护机制。 功率控制影响物理层的链路质量 功率控制影响MAC层的带宽和空间重用度 功率控制影响网络层的可选路由和转接跳数 功率控制影响传输层的拥塞事件 * 2021/9/12 基于拓扑特性的功率控制 主要集中于找到一个最优的传送功率来控制整个网络或至少是网络一部分的连通性。 节点级:[Ramanathan00] [Roger01] 路径级:[Tamer00] 全网络级:[V.Rodoplu99] MAC层的功率控制 对原有的MAC协议进行适当修改 多信道功率控制协议:将控制报文和广播报文在控制信道上用最大功率发送,而数据报文和ACK则在数据信道上用最小必须功率发送。[Yu-Chee Tseng01] 基于延时约束的多址接入功率控制:信道很差但允许较大延时时使用低功率;信道和延时一般时用较高功率,延时约束很高时用最高功率。[S.kandukuri00] * 2021/9/12 网络层的功率控制 通过改变发射功率来动态调整网络的拓扑结构和选路,使全网的性能最优。调整频率相对较低,避免路由失效。 S.Narayanaswamy的结论: 路由的能耗随着功率级的降低而降低 节点的吞吐量随功率级的降低而降低 MAC层的冲突随着功率级的降低而降低 * 2021/9/12 各协议层的能量保护策略 传输层 重传避免机制 本地化的报文丢失处理 节能的差错控制机制 网络层 分配路由中继负载 基于电池能量状态的路由选择 压缩控制报头 高效的路由重配置技术 MAC层 逐跳重传的优化 冲突避免 接收节点旁路 多信道多级功率分配 时隙分配 链路层 高效的编码技术 阵列天线技术 多包接收 * 2021/9/12 管理Ad Hoc网络面临的问题 网络管理协议的一个重要任务是使网管知道网络的拓扑结构。 大多数节点使用电池供电,所以要保证网络管理的负荷限制在最小值以节省能源。 节点随时可能与网络分离,要求网络管理协议能够及时觉察节点的离开和加入,更新拓扑结构。 无线环境下信号质量变化大。 通常应用于军事,安全保密至关重要。 * 2021/