基于国网规范的无线自组网路由算法改进

无线自组网关键技术研究无线自组网已经成为了未来科技发展的重要方向之一。

通过无线自组网技术，各种设备可以互相通信，形成一个自组织、自修复、自适应的网络体系。

无线自组网技术的发展离不开关键技术的研究。

本文就无线自组网的关键技术展开阐述。

一、路由技术在无线自组网中，路由技术是关键中的关键。

不同于传统有线网络，无线自组网拓扑结构动态变化且线路不稳定。

这就要求无线自组网需要一套灵活可靠的路由机制，使网络中的数据包能够按照最优路径进行传递，并不断适应网络拓扑的变化。

近年来，一些新的路由协议也在不断出现。

诸如AODV等协议，在具有一些优秀特性的同时，也存在一些问题。

尤其是对于大型网络，路由协议的处理效率和速度亟待进一步提升。

因此，未来的研究重点将放在大型无线网络路由的设计和性能优化方面。

二、资源管理技术在无线自组网中，存在许多不同类型的网络设备和多种不同的应用需求。

因此，资源的管理和动态调配成为一项非常必要的技术。

资源管理技术包括对网络带宽、电量等限制条件的优化，以及对网络拓扑结构的实时变化进行监测和适应，使得网络的总资源得到最佳化利用。

资源管理技术将来会重点研究以下方面：首先，需要基于对应用需求和网络状况的实时分析，确定资源的分配策略；其次，需要考虑网络拓扑的动态变化，以及对节点间通讯效率的不断优化；最后，还需要从安全方面考虑资源的合理分配，避免恶意节点对网络资源的滥用。

三、能量和功耗管理技术在无线自组网中，节点的能量和功耗是一个严重的问题。

特别是对于低功耗设备来说，如何合理利用能量资源，延长设备续航时间成为一个重要的研究问题。

未来的研究方向包括以下两个方面：第一，通过对网络拓扑结构的动态调整，实现节点间的能量平衡；第二，将低功耗设备的节能机制融入整个网络的策略中，从而实现全网功耗的降低。

四、安全技术无线自组网的安全性是网络设计中非常重要的一方面，因为在无线自组网中，节点的数量和密度较大，网络的拓扑也相对复杂，非常容易被黑客攻击。

《基于WIFI的自组网系统设计及应用研究》篇一一、引言随着信息技术的快速发展，无线通信技术已成为现代通信领域的重要组成部分。

其中，基于WIFI的自组网系统以其灵活、便捷、可扩展等优势，在各个领域得到了广泛应用。

本文将针对基于WIFI的自组网系统设计及应用进行研究，探讨其系统架构、设计思路、应用场景及未来发展趋势。

二、自组网系统概述自组网，即Ad Hoc网络，是一种无需基础设施支持的无线网络技术。

它允许终端设备之间直接通信，形成一个临时的、自治的网络。

基于WIFI的自组网系统是利用WIFI技术实现的自组网系统，具有自组织、自管理和自修复等特点。

三、系统设计1. 硬件设计基于WIFI的自组网系统硬件主要包括无线网卡、路由器等设备。

设计时需考虑设备的兼容性、功耗、传输速率等因素，确保设备能够满足系统的需求。

此外，还需考虑设备的部署方式和布局，以便更好地实现网络的覆盖和通信。

2. 软件设计软件设计是自组网系统的核心部分。

它包括操作系统、网络协议、通信算法等。

设计时需考虑系统的可扩展性、可维护性及安全性等因素。

同时，还需根据具体应用场景，设计合适的网络协议和通信算法，以满足系统的需求。

四、系统架构基于WIFI的自组网系统架构主要包括以下几个部分：终端设备、无线网卡、路由器、网络层和应用层。

终端设备通过无线网卡与路由器进行通信，路由器负责数据的转发和路由。

网络层负责数据的传输和交换，应用层则负责为用户提供各种应用服务。

五、应用场景基于WIFI的自组网系统具有广泛的应用场景。

例如，在灾害救援中，自组网系统可以快速构建一个临时的通信网络，为救援人员提供实时的信息支持；在智能城市建设中，自组网系统可以实现设备间的无线通信，提高城市管理的效率和智能化水平；在工业自动化领域，自组网系统可以实现设备的互联互通，提高生产效率和质量。

六、应用研究基于WIFI的自组网系统在各个领域的应用研究正在不断深入。

一方面，研究人员正在探索更高效的通信算法和网络协议，以提高系统的传输速率和稳定性；另一方面，研究人员也在关注系统的安全性和隐私保护，以确保用户数据的安全和隐私。

高效的路由算法在无线自组网中的应用无线自组网是一种去中心化的网络组织方式，其中的设备可以自动地建立和维护网络连接，不需要依赖传统的基础设施。

在无线自组网中，路由算法的选择和使用对网络的性能和效率起着至关重要的作用。

本文将探讨高效的路由算法在无线自组网中的应用。

一、无线自组网的特点无线自组网与传统网络相比，有着以下几个显著的特点：1. 无线连接：无线自组网中的设备通过无线通信进行通信和协作，不依赖于有线基础设施。

2. 动态拓扑：无线自组网中的设备可以随时加入或离开网络，网络拓扑结构会动态变化。

3. 有限资源：无线自组网中的设备通常具有有限的计算能力、存储容量和电池寿命。

基于这些特点，为了保证网络的高效性和可靠性，选择和使用高效的路由算法变得至关重要。

二、路由算法在无线自组网中的应用1. Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV)：AODV 是一种基于距离矢量的无线自组网路由协议，在节点之间建立和维护路由。

它通过在需要建立路由时广播请求，在网络中动态生成路由。

AODV 的优势在于能够适应网络拓扑的变化，动态地选择最佳路由。

它能够在节点加入和离开时自动更新路由表，并且具有快速启动时间和低计算开销。

2. Dynamic Source Routing (DSR)：DSR 是一种源节点驱动的无线自组网路由协议。

源节点在发送数据包时，携带路由信息，经过中间节点逐跳传递到目标节点。

DSR 的优势在于能够减少路由查询的开销，因为在数据包中携带了完整的路由信息，不需要每次都进行查询。

此外，DSR 具有较高的灵活性和适应性，能够适应网络拓扑的动态变化。

3. Optimized Link State Routing (OLSR)：OLSR 是一种基于链路状态的无线自组网路由协议，用于在节点之间建立和维护路由。

它通过广播消息来通知网络中所有节点的连接状态，并根据这些信息动态地选择最佳路由。

无线Mesh网络路由协议及其优化算法研究在现代社会中，网络已经成为了人们生活和工作中不可或缺的一部分。

而随着人们对于数据传输速度以及网络覆盖范围的不断提高，无线网也开始被广泛应用。

在无线网的发展过程中，出现了一种新的网络拓扑结构——Mesh网络。

Mesh网络是一种基于节点的自组织网络，它提供了更加灵活和可靠的网络连接，而无线Mesh网络路由协议则是Mesh网络中一个非常重要的组成部分，其负责着网络中数据的传输。

一、无线Mesh网络路由协议的基础知识无线Mesh网络可以通过多种方式建立，例如：单通道、多通道和多暴露时间窗口，这些方式在实际应用中各有优缺点，但无论采用何种方式，无线Mesh网络路由协议都会涉及到以下三个主要问题：1.路由算法：Mesh网络中的路由算法需要考虑传输路径以及路由节点的选取等因素。

当前在Mesh网络中使用比较广泛的路由协议有AODV、OLSR、GRDP、DSDV、HADOOP、BABEL、B.A.T.M.A.N等。

2.网络拓扑：Mesh网络中的网络拓扑结构是非常重要的，一方面，网络拓扑结构对于路由协议的设计有着直接的影响；另一方面，网络拓扑结构也决定了Mesh网络的可扩展性和可靠性。

因此，需要整合现有的Mesh网络拓扑算法，针对网络拓扑问题做出深入的研究。

3.网络管理策略：网络管理策略涉及到Mesh网络中的网络管理和部署，例如：路由节点的选择、组网方式、信号强度等问题。

目前在无线Mesh网络领域中，还需要深入探讨网络管理策略的改进方案。

二、无线Mesh网络路由协议的优化算法Mesh网络路由协议的优化算法是网络性能提升的关键。

例如，为了提升数据传输的效率，需要研究路由节点的选择算法、多路径的选择算法、QoS优先级算法等，分析节点的状态信息与路由选择的关系等，以优化Mesh网络的性能。

1.路由节点选择算法路由节点的选择算法是影响Mesh网络路由协议性能的重要因素之一，可以直接决定路由性能与Mesh网络的可扩展性。

dsr路由算法
DSR路由算法是一种基于源路由的无线自组网路由算法。

通过将整个路由控制信息存储在数据包头部，DSR能够实现无需中心控制器的分布式路由。

在DSR算法中，每个数据包都包含了完整的路由信息，这些信息可以通过多个中间节点传输。

当数据包到达目的地时，目的节点可以通过解析数据包头部中的路由信息，从而获得数据包的源节点和路由路径，从而实现数据传输。

DSR算法的优点在于其高度的灵活性和可扩展性。

由于路由信息存储在数据包头部，每个节点都可以根据需要更新路由信息。

此外，DSR还具有很好的容错性，因为每个节点都可以根据需要重新路由数据包，从而避免网络中的单点故障。

然而，DSR算法也有一些缺点。

由于每个数据包都包含完整的路由信息，数据包的大小会相对较大，从而增加了网络的负载。

此外，在高度移动的无线网络中，DSR算法的效率可能会降低，因为需要频繁更新路由信息。

总的来说，DSR路由算法是一种简单而灵活的无线路由算法，可以用于各种不同的无线自组网场景。

需要权衡其优点和缺点，并根据具体情况选择最适合的路由算法。

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无线自组织网络关键技术与进展2007年8月6日 10:57 通信世界网评论(0) 阅读：次作者：韦云凯毛玉明吴凡无线自组织网络由不需要任何基础设施的一组具有动态组网能力的节点组成，这种网络适应了军事和商用中对网络和设备移动性的要求，而引起了人们的关注，并在20世纪90年代以后获得了广泛的研究和发展。

与其他通信网络相比，无线自组织网络具有带宽有限、链路容易改变、节点的移动性以及由此带来的网络拓扑的动态性、物理安全有限、受设备限制等特点。

正是由于这些区别，无线自组织网络协议栈也产生了比传统网络协议栈更高的要求：适应移动分布节点随机收发行为的媒体接入控制(MAC)协议，基于动态拓扑结果的高效、稳健的路由算法，便利的异构网络互联技术，有效的功率控制，合理的跨层信息交互、多层协同设计，可靠的安全机制等等。

1 MAC协议MAC协议是无线自组织网络协议的重要组成部分，是分组在无线信道上发送和接收的主要控制者。

目前，在无线自组织网络中MAC协议面临着隐藏终端、暴露终端，信道分配，单向链路，广播扩散等问题。

1.1隐藏终端、暴露终端问题如图1所示，节点A、B、C都工作在同一个信道上，当节点A向节点B发送分组时，载波侦听机制无法阻止节点C发送数据，造成信号在节点B处冲突。

节点C是隐藏在节点A的覆盖范围之外的、却又能对节点A的发送形成冲突的节点，这种在发送节点覆盖范围以外的、存在着潜在冲突的节点问题就是信道访问中的隐藏终端问题。

隐藏终端问题会大大降低信道的通信能力。

另外还有一种情况也会降低信道的通信能力，即所谓的暴露终端问题。

如图2所示，当节点B向节点A 发送分组时，节点C侦听到节点B在发送分组，所以推迟发送分组。

这种推迟是毫无必要的，因为节点C 向节点D发送分组和节点B向节点A发送分组并不冲突，此时节点C是节点B的暴露终端。

这种因发送节点在其覆盖范围内，感知到有其他节点在传输，而进行不必要的发送延迟就是暴露终端问题。

《基于WIFI的自组网系统设计及应用研究》篇一一、引言随着无线通信技术的飞速发展，WIFI技术已成为现代通信网络的重要组成部分。

基于WIFI的自组网系统设计及应用研究，旨在通过无线通信技术实现网络设备的自组织、自管理和自优化，提高网络系统的灵活性和可扩展性。

本文将介绍基于WIFI的自组网系统设计的基本原理、关键技术和应用领域，以期为相关研究和应用提供参考。

二、自组网系统设计基本原理基于WIFI的自组网系统设计主要依赖于无线通信技术，其基本原理包括以下几个方面：1. 网络拓扑结构：自组网系统采用无线通信链路构建网络拓扑结构，实现网络设备的互联互通。

通过自适应调整通信参数，系统能够根据网络拓扑的变化自动调整通信链路，保证网络的连通性和稳定性。

2. 信道选择与协调：自组网系统采用动态信道选择和协调机制，以避免信道冲突和提高信道利用率。

系统能够根据实时信道质量信息，自动选择最佳信道，并在必要时进行信道切换，以保证通信的可靠性和实时性。

3. 节点发现与通信：自组网系统通过信号传输和接收实现节点发现与通信。

系统采用信号强度检测和信号质量评估等技术，实现节点的自动发现和连接。

同时，系统支持多种通信协议和数据传输方式，以满足不同应用场景的需求。

三、关键技术基于WIFI的自组网系统设计的关键技术包括：1. 无线通信技术：采用WIFI通信协议，实现网络设备的无线连接和通信。

2. 分布式网络管理：通过分布式网络管理技术，实现网络设备的自组织和自管理。

系统采用分布式控制算法，实现节点的动态分配和协调。

3. 数据加密与安全：为了保证数据传输的安全性，系统采用数据加密技术和安全协议，对传输的数据进行加密处理和身份验证。

4. 移动性管理：系统支持节点的动态移动和切换，保证网络的连通性和稳定性。

四、应用领域基于WIFI的自组网系统设计及应用研究在多个领域具有广泛的应用价值，主要包括：1. 军事领域：自组网系统具有抗干扰、抗摧毁和自恢复等特点，适用于军事通信、战场指挥等场景。

基于智能算法的无线通信网络优化研究随着无线通信技术的迅猛发展，无线通信网络已经成为我们生活中不可或缺的一部分。

然而，无论是在城市还是偏远地区，不同地区的网络覆盖和信号质量都会存在着差异。

因此，对于无线通信网络的优化和改进已经成为一个非常重要的课题。

针对这个问题，越来越多的研究者开始利用智能算法来进行无线通信网络优化研究。

智能算法是一种基于机器学习的算法。

通俗来讲，它是通过不断地运用数据和模型相关算法，来不断地学习，并自动调整，以求达到更好的性能表现。

因此，智能算法的出现为无线通信网络的优化和改进提供了一种全新的方法。

目前，智能算法在无线通信网络优化方面有着广泛的应用，如对于无线传感器网络、5G网络、移动自组网等。

其中，最为常见的是基于遗传算法的无线通信网络优化研究。

遗传算法是一种基于遗传学原理的优化算法，在优化问题中被广泛使用。

通过模拟遗传过程中的交叉、变异和选择等过程，对解空间内的可能最优解进行搜索和优化。

在无线通信网络优化研究中，使用遗传算法，可以采用一定的编码方式，把无线通信网络中的各种参数转换为遗传的一类表现形式。

比如，对于无线传感器网络中的传感器分布进行优化，通过遗传算法可求得一个最佳的传感器部署方案，以保证整个无线传感器网络的总能量消耗最小，传感器间隔最佳，网络的覆盖率和传感器的连通性得以最优化。

除此之外，遗传算法还可用于无线通信网络中路由问题的优化。

通过选择一个最优化的路由策略，不仅可以提高网络传输速度，还能减小网络拥塞，提高网络传输质量。

不过，遗传算法尽管在优化问题中表现出较高的搜索能力和较强的全局寻优能力，但由于其搜索空间调节的复杂度高，其优化所花费的时间复杂度也比较高。

在大规模的无线通信网络中，其所需搜索空间和时间复杂度就更加的巨大和复杂，因此，研究者们在使用智能算法进行无线通信网络优化研究时，应结合实际情况，选择合适的算法，进行合理的优化方案。

此外，目前除了遗传算法之外，还存在着其他一些更为高效的智能算法，如蚁群算法、模拟退火算法、粒子群算法等，这些算法在无线通信网络优化研究中也逐渐得以应用。

改进的可靠信道路由算法在认知无线电Ad-hoc网络中的应用沈小冬【摘要】针对认知无线电网络中传统路由可靠性较低的问题，提出了一种改进的可靠信道路由算法（Improved reliable channel routing, IRCR）。

算法根据认知无线电网络频谱的动态性，利用相邻节点间信道利用率，选择可靠邻节点，并根据可靠邻节点建立可靠路由。

仿真结果表明，与传统频谱感知按需路由协议(spectrum aware on-demand routing protocol, SORP)相比，IRCR具有较高的数据包投递率和较低平均时延。

【期刊名称】《广东通信技术》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】5页(P58-62)【关键词】认知无线电;信道利用率;投递率;平均时延【作者】沈小冬【作者单位】重庆邮电大学【正文语种】中文1 引言无线频谱资源是一种极为稀缺的自然资源。

目前，大量的频谱资源已经被分配，而现有的频谱管理和分配政策使得目前频谱利用率十分低下。

在已分配的无线频谱中，有些频谱承载了大量的通信业务，而有些频谱却长期处于闲置状态造成利用率不足。

为解决这一问题，J.Mitola III 博士提出了一种革命性的概念-认知无线电[1-3]（Cognitive Radio, CR），认知无线电的基本思想是：在不对授权用户（主用户）产生有害干扰的前提下，认知用户（次用户）将通过择机的方式接入主用户的空闲频段(也称为频谱空洞[4])，以提高频谱利用率。

在认知无线电网络（Cognitive Radio Networks,CRN）中，各节点间链路状态跟主用户的活动状态密切相关，网络拓扑也随着时间和空间进行变化，如图1。

在这种情况下，路由协议就显得非常重要。

现有无线网络路由协议分为三种：主动式路由协议，按需式路由协议以及混合式路由协议。

在主动式路由协议中，每个节点都维护到网络中其它所有节点的路由信息并保存在不同的信息表中，这些信息会周期性的更新或当网络拓扑变化时进行更新。

2016年4月第27卷 第2期装 备 学 院 学 报J o u r n a l o fE q u i p m e n tA c a d e m y A pr i l 2016V o l .27 N o .2收稿日期 2015-12-08作者简介 刘作学(1962-),男,教授,主要研究方向为军事无线通信技术㊂l z x 626@s o h u .c o mW i F i -M e s h 无线自组网系统关键技术综述刘作学, 代健美(装备学院信息装备系,北京101416) 摘 要 W i F i -M e s h 无线自组网系统是基于802.11协议和无线路由协议实现的一类自组织网络系统的统称㊂按照分层的方法对系统的多天线技术㊁多载波调制技术㊁媒体接入控制机制和路由算法等关键技术进行了分析和讨论,对多天线条件下信道状态信息的获取技术㊁正交频分复用条件下的降低峰均比技术㊁载波侦听多址接入/冲突避免和时分多址的改进机制,以及混合无线M e s h 协议和最佳移动网络路由协议的研究现状㊁难点和未来改进方向进行了重点阐述,对可能用于W i F i -M e s h 无线自组网系统的新技术进行了展望㊂关 键 词 信道状态信息;峰均比;载波侦听多址接入/冲突避免;时分多址;路由协议中图分类号 T P 393.0文章编号 2095-3828(2016)02-0095-07文献标志码 AD O I 10.3783/j .i s s n .2095-3828.2016.02.021C o m p r e h e n s i v eS t u d y o nK e y T e c h n o l o gi e s o fW i F i -M e s hW i r e l e s sN e t w o r k L I UZ u o x u e , D A I J i a n m e i(D e p a r t m e n t o f I n f o r m a t i o nE q u i p m e n t ,E q u i p m e n tA c a d e m y ,B e i j i n g 101416,C h i n a )A b s t r a c t W i F i -M e s hw i r e l e s s n e t w o r k i s a c o l l e c t i v e n a m e f o r a t y p e o f a d -h o c n e t w o r k s y s t e m s b a s e do n 802.11p r o t o c o l a n dw i r e l e s s r o u t i n gp r o t o c o l .W i t h a l a y e r e d a p p r o a c h ,t h e p a p e rm a k e s a -n a l y s i sa n dd i s c u s s i o no nt h e m u l t i -a n t e n n a lt e c h n o l o g y ,m u l t i -c a r r i e rt e c h n o l o g y ,m e d i a -a c c e s s e d c o n t r o lm e c h a n i s m ,r o u t i n g a l g o r i t h ma n d s o m e o t h e r k e y t e c h n o l o g i e s f o r t h e s y s t e ma n d p u t s p r i o r i -t y o n t h e s t a t u s q u o ,c h a l l e n g e s a n d f u t u r e d e v e l o p m e n t d i r e c t i o n o n i n f o r m a t i o n a c q u i s i t i o n t e c h n o l o -g y o f c h a n n e l s t a t e i n f o r m a t i o n (C S I )i nm u l t i -a n t e n n a l c o n d i t i o n ,p e a k t o a v e r a g e p o w e r r a t i o r e d u c -i n g t e c h n i q u e i no r t h o g o n a l f r e q u e n c y d i v i s i o n m u l t i p l e x i n g (O F D M ),c a r r i e r s e n s em u l t i p l ea c c e s s /c o l l i s i o na v o i d a n c e ,i m p r o v e m e n tm e c h a n i s mo f t i m e d i v i s i o nm u l t i p l e a c c e s s (T D MA ),h y b r i dw i r e -l e s sM e s h p r o t o c o l a n do p t i m i z e dm o b i l en e t w o r kr o u t i n gp r o t o c o l .I n t h e e n d ,t h e p a p e r s h o w s t h e o u t l o o ko f t h en e wt e c h n o l o g i e sw h i c hm a y b eu s e d f o rW i F i -M e s hw i r e l e s s a d -h o c n e t w o r ks y s t e m.K e yw o r d s c h a n n e l s t a t e i n f o r m a t i o n (C S I );p e a k t o a v e r a g e p o w e r r a t i o (P A P R );c a r r i e r s e n s e m u l t i p l e a c c e s s /c o l l i s i o na v o i d a n c e (C S MA /C A );t i m ed i v i s i o n m u l t i p l ea c c e s s (T D MA );r o u t i n gpr o t o c o l W i F i -M e s h 无线自组网系统,既具有a dh o c 网络自组织㊁自愈㊁自管理和多跳中继的特性,又具有W i F i 网络带宽高㊁接入简单㊁容易实现等特点,在飞行器组网㊁车联网㊁智慧城市构建㊁抢险救灾应急通信㊁战场战术分队组网等方面有着广阔的应用空间㊂目前,国内外已经研发了一些实用的W i F i -M e s h 产品(如美国s t r i x 公司系列产品),装备学院自主研发的 无线M e s h 自组网系统”已经在多个野战部队㊁试验基地,以及多次通信保障任务中使用,取得了良好的应用效果㊂随着信息技术的不断发展,以及无线自组网用户数和大容量高速业务的持续增加,人们对W i F i-M e s h自组网提出了更高的要求,如何使其具有更快的传输速度㊁更大的系统接入能力㊁更高的频谱效率以及更强的无线信道抗干扰能力,还需要进行大量㊁深入的研究㊂W i F i-M e s h无线自组网系统的关键技术主要包括遵循802.11标准的物理层(P h y s i c a lL a y-e r,P H Y)技术和媒体访问控制(M e d i a A c c e s s C o n t r o l,MA C)技术,以及网络路由技术等,本文将对上述三方面关键技术的研究现状及难点㊁改进方向和应用策略等进行分析和阐述,为W i F i-M e s h无线自组网系统的后续研究提供参考㊂1 物理层技术802.11的物理层技术经历了从单载波直接序列扩频(D i r e c tS e q u e n c e S p r e a d S p e c t r u m, D S S S)到正交频分复用(O r t h o g o n a lF r e q u e n c y D i v i s i o n M u l t i p l e x i n g,O F D M)㊁二进制相移键控(B i n a r y P h a s eS h i f tK e y i n g,B P S K)到高阶正交幅度调制(Q u a d r a t u r e A m p l i t u d e M o d u l a t i o n, Q AM)㊁单天线到多输入输出(M u l t i p l eI n p u t M u l t i p l eO u t p u t,M I MO)天线的发展过程,相比较调制效率已接近理论极限的调制技术,M I MO 多天线技术和O F D M技术还有很大的发展空间㊂1.1 M I M O多天线的C S I获取技术M I MO多天线技术是在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下,通过增加收发天线数提高系统容量的下一代移动通信核心技术㊂由于能有效提高系统的频谱利用率和功率效率, 802.11n和802.11a c标准相继完整引入了单用户M I MO通信技术和多用户M I MO(M u l t i-u s e r M I MO,MU-M I MO)通信技术㊂自M I MO提出以来,C S I的有效获取问题一直是M I MO研究的焦点和难点,也是制约M I MO使用性能的重要因素㊂802.11n和I E E E 802.11a c标准使用 基于接收端有限反馈”的方法获取信道状态信息,该方法与文献[1-3]相似,都是基于信号处理直接获取C S I信息的思路,其精度和准确度受输入参数和环境影响明显㊂在现有机制下,发送节点(如M e s h节点或M e s h接入点)并不能获知各用户信道是否有波动,即无法精确快速获取C S I信息,从而无法通过发送端的预编码来减小或者消除用户间的干扰,难以满足现实需要;文献[4]给出了另一种解决思路,通过利用信干比反馈和功率最优分配策略,间接获取C S I信息,也达到了提升系统性能的目的㊂尽管该算法仅考虑了传统无线局域网接入点(多天线)与客户端(单天线)的通信过程,但其思想完全可用于多天线M e s h节点间的通信㊂1.2 O F D M的抗P A P R技术O F D M是一种多载波调制技术,该技术利用快速傅里叶反变换(I n v e r s eF a s tF o u r i e rT r a n s-f o r m,I F F T)将一个宽的带宽分割成多个紧密相邻(甚至部分重合)㊁相互正交的子载波,有效提升了频谱利用效率;利用串并变换将高速的信息流变换成多路低速的数据流,有效提高了抗频率选择性衰落的能力㊂基于O F D M在频率利用率和抗干扰能力上的优势,802.11a/g/n/a c/a d等系列标准将O F D M作为必选的另一物理层关键技术㊂在802.11系统中,O F D M子载波的频率间隔设定为312.5k H z,子载波数根据带宽的不同从52个(802.11a/g)到484个(802.11a c)不等,其中数据子载波最高达468个,O F D M与M I MO 的结合,大幅度提升了数据传输速率㊂但是, O F D M普遍存在P A P R高的问题,较高的P A P R 容易引起器件的非线性失真,降低功放效率,从而造成频谱 外泄”和子载波间的干扰,造成O F D M 系统的误码性能下降,缩短电池的工作时间㊂降低P A P R的技术主要包括信号畸变类技术㊁概率类技术和混合类技术㊂1)信号畸变技术[5-6]㊂典型的有,文献[7]提出的 限幅+扩幅”组合方法,该方法通过设置适当的波峰和波谷阈值来改善P A P R性能,这类方法具有实现过程简单㊁降低P A P R效果明显的特点,但会产生带内畸变和带外扩展;文献[8]设计了一种联合抑制P A P R算法,该算法通过对信号进行编码来降低P A P R,不会产生限幅噪声,但计算复杂度非常高,编解码比较复杂,而且信息速率降低很快,只适用于子载波数比较少的情况㊂2)概率类技术㊂典型的有,利用A l a m o u t i 空频分组码(S p a c e-f r e q u e n c y B l o c k C o d e s, S F B C)固有的冗余性而提出的不需传输边信息的选择映射法(S e l e c t i v eM a p p i n g,S L M)方法[9],利用交织㊁时域备选技术的 半盲S L M方法”[10],多级寻优的改进部分传输序列法(P a r t i a lT r a n s m i t S e q u e n c e,P T S)方法[11],以及能够大幅度减少I F F T次数的 基于时域子块信号部分循环移位的部分传输序列算法”(M o d i f i e dP a r t i a lT r a n s-m i t S e q u e n c e,M P T S)[12]等方法,其思路是通过69装 备 学 院 学 报 2016年破坏子载波相位之间的相关性来降低高O F D M 信号幅值出现的概率,具有较好的降P A P R性能,改进算法相对于经典算法的计算量有所减少,但实现复杂度仍然较大㊂3)混合类技术是上述方法的联合,包括信号畸变类和概率类的联合㊁限幅类和编码类的联合,以及概率类与编码类的联合等[13],目前相关成果不多㊂2 M A C层技术802.11的MA C层基于C S MA/C A机制实现,这种机制在高负荷的网络中会产生大量的节点碰撞,导致不公平㊁不可预测和不稳定[14]问题,很多文献从改进C S MA/C A性能的角度进行了研究;但该协议不能从根本上解决冲突问题,而将T D MA机制引入802.11协议,可以达到保证信息数据的无冲突传输,并使系统适于室外长距离㊁多跳传输的目的㊂2.1 C S M A/C A机制的公平性改善技术1)竞争窗口调节法[15]㊂这种方法通过每次成功传输后禁止竞争窗口复位到最小值来提高吞吐量,但没有考虑短期的公平性,使某些节点由于经历连续的碰撞而被迫处于长时间的退避阶段,造成传输速率更低㊂2)竞争参数调整法[16]㊂这种方法通过估计竞争者(用户)的数量并调整竞争参数来提高吞吐量并兼顾公平性,但复杂度大幅提高,而且当出现信道错误时,会使估计结果的准确性大大降低㊂3)确定性退避法㊂这类方法通过将随机退避机制改为确定性退避来实现近似无碰撞传输,从而提高系统的吞吐量,文献[17-18]提出了一种具有碰撞避免增强功能的确定性退避方法(C S-MA/E C A);文献[19]在此基础上考虑了公平性问题,也考虑了多跳特性,但存在系统用户数不能超过确定性退避值的限制;文献[20]提出了迟滞确定性退避的方法,通过修改C S MA/E C A实现了系统容纳用户数的增加,结合公平分享(f a i r-s h a r e)策略,进一步保证了长期的公平性㊂目前,有些方法已经进行了软硬件实现,下一步有望被802.11标准协议接纳㊂但需要注意的是,上述方法主要考虑了C S MA/C A的退避机制和公平性问题,并没有突破C S MA/C A本身的限制,无法从根本上解决数据碰撞的问题,在大容量用户情况下提升吞吐量的能力有限㊂2.2 基于802.11的T D M A改进技术M o r a e s等[21]率先证明了T D MA用于802.11系统的可行性,R O S A L N e t[22]㊁公路链状网[23]㊁点对点长距离系统[24]等应用进一步证明,相比较C S MA/C A机制,基于T D MA的W i F i-M e s h无线自组网系统具有更好的延时㊁抖动和健壮性,传输距离更远,对移动性支持更好㊂T D-MA的实现难点是同步精度难以保证,D j u k i c 等[25]提出了基于软件的T D MA MA C协议(S o f t-T D MA C),该协议通过锁相环实现了节点的两两同步,然后通过建立基于最小跳数的全网同步树,实现了全网的紧同步,降低了全网的同步错误,提高了同步精度和分配效率,但可靠性不高;文献[26]讨论了L i T-MA C的原理和具体实现问题,该方法能够提高时间同步的可靠性,并兼顾了多信道㊁长距离传输等问题,但需要统一的集中管理器进行时间调度,抗干扰性不足㊂上述改进思路主要是对802.11协议进行修改以支持高同步精度T D MA,但仍存在互相无法兼容㊁系统灵活性低等问题,如果基于软件定义网络(S o f t-w a r e-D e f i n e dN e t w o r k i n g,S D N)思想,在不改变原有架构的基础上叠加一个统一的控制层来实现T D MA,再利用精准时间协议(P r e c i s eT i m eP r o-t o c o l,P T P)和一些新技术实现微秒量级的定时精度,将大幅提高系统的通用性,促进多网融合㊂2.3 C S M A/T D M A结合技术将C S MA和T D MA结合使用是另一种研究思路,这种方法是对实现复杂度和性能的折中考虑,比较适合节点数量不多的多跳网络㊂S a y a d i 等[27]提出了基于T D MA的单触发时隙预留(O n es h o tS l o tT D MA-b a s e d R e s e r v a t i o n,O S-T R)方案,该方案将时间帧分为2种子帧,一种是遵循C S MA/C A信道接入方案的C O N T R O L子帧,主要完成控制命令等数据量较少的短报文传输;另一种是按照固定调度的方式进行接入的D A T A子帧,主要完成业务数据的传输㊂这种方案既利用T D MA实现了固定时隙分配,又利用C S MA实现了全网节点时隙的动态按需分配,增加了系统带宽,比较适合多跳传输的应用场景,但该算法并没有考虑业务的服务质量(Q u a l i t y o f S e r v i c e,Q o S)问题㊂文献[28]也利用确定性退避的方法结合T D MA固定时隙调度思想提出了一种不间断无冲突MA C自适应算法,在无需考虑流量类型和终端数量的情况下能保证无碰撞的数据传输㊂79第2期 刘作学,等:W i F i-M e s h无线自组网系统关键技术综述3 网络路由技术网络路由技术是实现W i F i-M e s h无线自组网系统多跳㊁自组织特性的决定性技术,目前的路由协议主要有基于网络层设计的三层路由协议和基于链路层设计的二层路由协议2类㊂相比较三层路由协议,二层路由协议不需要在用户空间和内核空间频繁地进行数据读取㊁写入和交换,可极大地降低数据包处理开销,并实现对网络层的透明性,大大提高了协议的可扩展性[29]㊂其中最有代表性的二层路由协议是混合无线M e s h协议(H y b r i d W i r e l e s sM e s hP r o t o c o l,HWM P)[30]和最佳移动网络路由协议(B e t t e r A p p r o a c h T o M o b i l e A d-h o c N e t w o r k i n g A d v a n c e d,B A T-MA N-a d v)[31]路由协议㊂3.1 HWM P路由协议及其改进技术HWM P协议是802.11s工作组专门为W i F i-M e s h网络开发制定的综合路由协议,该协议结合了反应式路由协议和基于树状拓扑的先验式路由协议的优点,能较好地适应无线M e s h网络㊂当前的改进思路主要是通过增加不同的路由判据来实现性能的优化:基于预留的HWM P (R e s e r v a t i o n-b a s e d HWM P,R-HWM P)协议[32]通过在路由请求和转发包中引入R S p e c和T S p e c 字段,提高了端到端的服务质量(Q o S);HWM P-E T X路由协议[33]㊁Q-HWM P[34]和HWM P+协议[35]分别通过引入期望传输数量(E x p e c t e d T r a n s m i s s i o n c o u n t,E T X)㊁时延特性㊁链路质量和吞吐量等路由判据,降低了时延和丢包率;E l-t a h i r等[36]将链路消亡时间(L i n k E x p i r a t i o n T i m e,L E T)引入路由判据,利用L E T决定链路的稳定性,提高了移动性适应能力㊂此外,能量有效的HWM P(e n e r g y-e f f i c i e n t HWM P, e HWM P)协议[37]通过将节点剩余能量作为路由判据,提高了能量有效性㊂上述改进协议能够在一定程度上提高Q o S㊁时延㊁吞吐量㊁能量有效性等性能,但与传统的协议一样,它们都缺乏有效的拥塞控制策略,也没有充分考虑负载均衡的问题,当网络中有大量数据需传输时,将产生网络根节点流量过载的情况㊂3.2 B A T M A N-a d v路由协议及其改进技术B A T MA N-a d v协议是一种新的引入了综合人工智能(c o l l e c t i v e i n t e l l i g e n c e)思想的路由协议㊂基本思路是通过整个网络的所有节点共同维护网络拓扑信息,来达到更好地对抗由于网络波动而引起的边界效应并补偿不稳定性的目的,非常适用于传输质量不稳定的W i F i-M e s h网络[38]㊂国外很多学者对这种路由算法的实用性进行了测试[39-41],并与一些开源的路由协议进行了对比分析,证明该算法在丢包率㊁延迟㊁网络的吞吐量等方面具有很好的表现,与HWM P相比,具有更优的稳定性[42-43]㊂但这种路由协议还存在网络拓扑变化后,收敛速度慢的问题[44-45],可以从以下几个方面进行改进:1)探测包(O r i g i n a t o rM e s s a g e,O GM)发送间隔优化㊂协议默认设置的O GM发送间隔是1s,缩小发送间隔能够加快路径发现的时间,但是会降低2个终端的带宽㊂研究发现,当O GM 发送间隔设置为0.2s[46]时,能够取得收敛速度和带宽的平衡㊂2)滑动窗口机制优化㊂研究发现,当节点刚开始工作时,由于尚未收到任何本地邻居节点传来的O GM报文,本节点记录的最新序列号尚未完成赋值初始化工作,因此当收到O GM报文时,计算收到的O GM报文与节点记录的最新序列号的差值将产生超出窗口范围的错误,从而引发滑动窗口复位,进入保护周期,丢弃O GM报文,路由收敛速度降低㊂文献[47]在代码中增加了一个负责检查节点的本地邻居列表的开关,当本地邻居列表为空时,关闭窗口保护机制;当存在新的邻居时,再打开窗口保护,避免了源节点列表更新的延迟,提高了路由的收敛速度㊂3)链路传输质量(T r a n s m i tQ u a l i t y,T Q)计算方式优化㊂通过改进本地T Q㊁传输T Q和全局T Q的计算方法[48-49],可实现对路径变化的快速感知,从而达到快速切换㊁提升路由收敛速度的目的㊂此外,改进信号强度㊁改进消息处理机制也可以对路由收敛速度进行优化㊂4 W i F i-M e s h系统关键技术展望W i F i-M e s h系统性能的提升需要从物理层技术㊁MA C层技术和网络路由技术等多方面进行优化和改进㊂由上述分析可以看出:1)M I MO和O F D M技术将得到更快发展㊂除了解决C S I的有效获取问题,为了进一步提升M I MO性能,在有效解决因收发天线数量增加所带来的收发机波束矩阵计算复杂度问题,以及因天线数量和移动用户终端节点增加所带来的能量消耗问题的前提下[50-51],综合考虑更多天线带来89装 备 学 院 学 报 2016年的体积㊁重量增加问题,将贝尔实验室科学家M a-r z e t t a提出的大规模M I MO(M a s s i v e-M I MO)[52]技术引入系统具有很大的可行性㊂解决O F D M 的P A P R问题需要考虑应用环境特点:针对能量有效性要求高而数据带宽要求相对低的军事战术通信场合,利用信号畸变技术降低P A P R具有较大的可行性和合理性;随着处理器运算能力的大幅度提升,运用联合类算法将是降低P A P R㊁保证系统性能的可靠手段㊂2)C S MA和T D MA各有优势㊂在负载较小㊁传输距离较近㊁实时性要求不高的情况下,可通过优化C S MA满足W i F i-M e s h无线自组网系统的使用需求,并保证系统的通用性和可扩展性;在负载较多㊁传输距离较远㊁实时性要求高的场合,引入T D MA的性能优势更加明显,但要考虑实现的复杂度和同步精度问题;对于节点数不多的多跳网络,C S MA/T D MA的组合方式在一定程度上能够取得实现复杂度和系统性能的平衡㊂3)二层路由协议是未来系统应用的首选㊂从目前情况看,尽管HWM P是802.11s的标准路由协议,人们对其进行了广泛的研究,但其实际使用性能较弱㊁稳定性不高,距离实际部署及应用差距较大;而对于目前已发布2015.1r e l e a s e版的开源B A T MA N-a d v协议,得益于其轻量化㊁跨平台的设计思想和基于统计方法的路由查找策略,在对收敛速度进行根本性优化的前提下,其发展空间更加广阔,是非常值得关注的一种实用路由协议㊂5 结束语随着信息科技的不断进步,包括蜂窝通信系统㊁宽带无线接入系统在内的多种无线网络发展迅猛,上述关键技术性能的提高,将使基于802.11的W i F i-M e s h无线自组网系统继续得以长足发展㊂未来,通过引入新技术,还将使W i F i-M e s h 无线自组网系统性能得到更大程度的提高㊂如,引入协作通信技术,通过为系统提供 用户合作分集”[53]实现无线资源(信道容量优化和频谱共享)的高效管理;引入认知无线电技术,通过使系统快速识别和调整可用频率而大幅度提升频谱利用效率;引入内容缓存技术[54-55],通过动态缓存重要数据有效降低因链路异常中断,而导致消息丢失的概率;引入延时容忍网络(D e l a y T o l e r a n tN e t-w o r k,D T N)技术[56],通过某种存储感知路由协议对端到端的链路变化进行预估,也可实现波动链路状态下信息传输的鲁棒性㊂需要说明的是,安全性技术也是W i F i-M e s h 无线自组网系统的关键技术之一,限于篇幅和研究方向,本文对此并未涉及㊂参考文献 (R e f e r e n c e s)[1]S AMA R D Z I J A D,MA N D A Y AM N.P i l o ta s s i s t e de s t i m a-t i o no fM I MOf a d i n g c h a n n e l r e s p o n s ea n da c h i e v a b l ed a t a r a t e s[J].I E E E T r a n s a c t i o n so nS i g n a lP r o c e s s i n g,2003,51 (11):2882-2890.[2]MA R Z E T T A TL.B l a s t t r a i n i n g:e s t i m a t i n g c h a n n e l c h a r a c-t e r i s t i c s f o r h i g h-c a p a c i t y s p a c e-t i m ew i r e l e s s[C]//37t hA n-n u a l A l l e r t o n C o n f e r e n c eo n C o mm u n i 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国家电网公司无线专网建设解决方案分析摘要：TD-LTE集群网络系统是我们国家电网公司创建无线电网的第一网络系统。

经过针对TD-LTE集群网络系统规范化与经营产业链以及重要网络技术、与我们国家内部实践运用等方面实施研究，同时以某地区为例，在以TD-LTE集群网络系统为基础的国家电网公司无线专网，具体就是指在通讯网络以及业务实力、安全性与集群功能等方面进行分析国家电网公司无线专网的创建措施以及可行性。

关键词：数字集群系统；无线专网；网络安全随着我们国家智能电网的不断创新进步，国家电网公司本身经营业务的需求不断延伸，那么现阶段我们国家电网公司的有线网络已经不能够满足其中有关的移动互联网络业务的需求，比方说：远程抄表和高清视频监控器、移动式办公等等，所以就需要选择相对比较合适的无线通信专业技术。

那么，此篇文章就针对TD-LTE集群网络系统的实力与企业经营业务能力、网络系统应用等一些因素，对某地区TD-LTE集群系统的国家电网公司无线专网为基础进行研究与分析。

1、基于TD-LTE的数字集群系统1.1规范化以及企业产业链状况TD-LTE作为我们国家科学新型的宽带无线通讯网络，已经被列入我们国家重大科学技术专项，同时为此得到了很大的支持。

然而在最近几年，我们国家标准化协会由此发布了立项分析TD-LTE的专业网络措施，在此基础之上，TD-LTE的集群标准在中国通信标准化协会中立项通过，因此开始实施产业化进程。

在2013年时期，我们国家TD-LTE集群的第一批通信行业标准获得批准公开。

然而，次年同期在我们国家发布的《基于LTE专业技术的宽带集群通信系统总体专业技术要求（第一阶段）》就是象征着TD-LTE集群网络的规范化过程已经逐渐完善，能够正式提供给商用。

在现阶段TD-LTE集群网络系统的经营产业链已经在不断的快速创新进步时期，我们国家已经有中兴公司生产商与华为生产商等等好几多厂家在进行生产有关设施，同时创建了多种多样的TD-LTE集群互联网络。

基于改进萤火虫群优化的无线自组网路由算法刘建娟【期刊名称】《传感技术学报》【年(卷),期】2016(29)12【摘要】针对无线自组网络拓扑结构多变、网络生存时间受限及数据包分组传输效率低下等问题,借鉴萤火虫群优化算法,提出了一种改进萤火虫群优化的无线自组网络路由算法.路由算法将萤火虫优化算法中的荧光素强度更新与无线自组网络中的节点移动速度、拥塞程度、节点剩余能量、节点间距离等因素进行相互映射,同时改进萤火虫群优化算法中的搜索萤火虫、驻留萤火虫及回溯萤火虫用于完成无线自组网络中路由协议的路由发现、路由选择及路由维护等过程,整个协议无须传送大量的控制分组,即可实现无线自组网络的稳定传输.仿真实验结果表明,与AODV 及基于蚁群优化的路由算法AntRouting协议相比,本文所提出的路由算法在端到端延时、分组数据传输率及网络生存时间上均有良好的性能.%For wireless ad hoc network topology changing,network lifetime is limited and low packet packet trans?mission efficiency and other issues,we propose a wireless ad hoc network routing algorithm based on the swarm opti?mization algorithm. The routing algorithm will be based on the fluorescence intensity of the firefly optimization algo?rithm and wireless ad hoc networks in the node mobility,congestion,node residual energy,the distance between the nodes and other factors to map each other,at the same time improve glowworm swarm optimization algorithm in search of fireflies,reside fireflies and back firefly used to complete the wireless ADhoc network centre found by routing protocol,routing and routing maintenance process,this agreement do not need to send a great deal of control group,the stability of the wireless AD hoc network transmission can be realized. Simulation results show that com?pared with AODV and AntRouting protocols,the proposed routing algorithm has better performance in end to end delay,packet data transmission rate and network lifetime.【总页数】7页(P1905-1911)【作者】刘建娟【作者单位】河南工业大学电气工程学院,河南南阳450001【正文语种】中文【中图分类】TP393【相关文献】1.基于群搜索算法的改进萤火虫群优化算法 [J], 蔡俊宁;黄文韬;任达成2.基于改进萤火虫群优化算法的同类机调度问题 [J], 倪志伟;庞闪闪;伍章俊;李蓉蓉;李敬明3.基于改进萤火虫聚类的异构WSNs能耗优化路由算法 [J], 罗剑;毕晓东4.基于改进萤火虫群优化的多示例学习算法 [J], 陈涛;董紫君5.基于改进二元萤火虫群优化算法和邻域粗糙集的属性约简方法 [J], 彭鹏; 倪志伟; 朱旭辉; 夏平凡因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

无线自组网路由协议篇一：无线自组网设计思路无线自组网设计思路1．无线自组网的协议栈描述根据Ad hoc网络的特征，参考OSI（Open System Interconnect）的经典七层协议模型及TCP/IP的体系结构，一般将Ad hoc网络的协议栈划分为5层，即物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。

各层的功能可描述如下： 1.1物理层物理层的功能包括信道的区分和选择、无线信号的检测和调制/解调等。

由于多径传播带来的多径衰落、码间干扰，以及无线传输的空间广播特性带来的节点间的相互干扰，使得Ad hoc网络传输链路的带宽容量很低。

因此，物理层的设计目标是以相对低的能量消耗，获得较大的链路容量。

为了实现这样的目标，需要采用先进的调制/解调、信道编码、多天线、自适应功率控制、干扰抵消以及速率控制等技术。

1.2数据链路层MAC子层控制着移动节点对于共享无线信道的访问，它包括两方面功能，一是信道的划分，即如何把频谱划分为不同的信道；二是信道分配，即如何把信道分配给不同的节点。

信道划分的方法包括频分、时分、码分或这些方法的组合。

在Ad hoc网络中，为了克服无线网络中的隐藏终端和暴露终端的问题，通常采用的信道接入机制包括了随机竞争机制、轮询机制、动态调度机制等。

LLC子层负责向网络提供统一的服务，屏蔽底层不同的MAC方法。

具体包括数据流的复用、数据帧的检测、分组的转发/确认、优先级排队、差错控制和流量控制等。

1.3网络层网络层需要完成邻居发现、分组路由、拥塞控制和网络互连的功能。

邻居发现主要用于收集网络拓扑信息。

路由协议的作用是发现和维护去往目的节点的路由，将网络层分组从源节点发送到目的节点以实现节点之间的通信。

路由协议包括单播路由和多播路由协议，此外还可以采用虚电路方式来支持实时分组的传输。

1.4传输层传输层向应用层提供可靠的端到端服务，使上层与通信子层（下三层的细节）相隔离，并根据网络层的特性来高效的利用网络资源。