分布式協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)中的CoopMAC層協(xié)議研究

F.Liu等提出了相應(yīng)的增強(qiáng)型CoopMAC協(xié)議，其握手過程以及信息傳輸過程和CoopMAC協(xié)議基本一致，如圖5所示。

目的節(jié)點(diǎn)將收到的兩個信息備份聯(lián)合處理從而獲得增益。

分布式多跳網(wǎng)絡(luò)中，其仿真性能相對于原始CoopMAC協(xié)議能夠獲得10%左右的吞吐量增益。然而這也給硬件設(shè)備提出了更高的要求。

4、支持方向性天線的協(xié)同MAC協(xié)議

在協(xié)同通信過程中，由于協(xié)同節(jié)點(diǎn)的引入，從網(wǎng)絡(luò)角度看整個網(wǎng)絡(luò)的復(fù)用度會有所下降，如何彌補(bǔ)這一損失是協(xié)同MAC協(xié)議設(shè)計的一個重要問題，也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

在節(jié)點(diǎn)配備有方向性天線的條件下，提出了一種D-CoopMAC協(xié)議。如圖6所示，

源節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)要傳輸時首先全向廣播RTS信息，協(xié)同節(jié)點(diǎn)收到后將發(fā)射天線方向?qū)?zhǔn)目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送HTS信息，目的節(jié)點(diǎn)成功收到RTS和HTS后向源節(jié)點(diǎn)方向回復(fù)CTS信息，此后的數(shù)據(jù)發(fā)送過程中均使用方向性傳輸。該方法一定程度上減少了由于協(xié)同帶來的網(wǎng)絡(luò)空間復(fù)用度下降的問題，當(dāng)然解決問題的同時也增加了設(shè)備的復(fù)雜度和成本。

圖7給出了D-CoopMAC協(xié)議的吞吐量性能，值得注意的是隨著方向性天線的波束增加，D-CoopMAC的性能反而不如直接使用方向性天線傳輸?shù)男阅?，這由于是協(xié)同網(wǎng)絡(luò)需要利用一個空間復(fù)用度來完成協(xié)作，另外控制分組開銷也造成了網(wǎng)絡(luò)性能的損失。由此可以看出在實際網(wǎng)絡(luò)中協(xié)作的使用必須具有選擇性，否則會適得其反。

通過分析上述幾種典型的協(xié)作MAC協(xié)議，我們可以看出：針對不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及不同配置，我們需要選擇不同的設(shè)計準(zhǔn)則和方法，只有這樣才能使協(xié)作通信理論上的增益落到實處，從而提高整個網(wǎng)絡(luò)的性能。

五、總結(jié)

本文研究了分布式網(wǎng)絡(luò)中MAC層協(xié)作的動機(jī)，分析給出了分布式協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中MAC層協(xié)議設(shè)計所面臨的問題和挑戰(zhàn)，并介紹了近年來涌現(xiàn)的典型協(xié)作MAC協(xié)議并對其性能進(jìn)行了比較分析。

目前，分布式網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)同MAC協(xié)議研究仍然是一個開放性的問題，如何設(shè)計簡單、高效的協(xié)同MAC協(xié)議并在理論上給出相應(yīng)的性能分析是未來的重要研究方向之一。另外，現(xiàn)有的協(xié)同MAC協(xié)議中并沒有討論節(jié)點(diǎn)間的公平性問題，而該問題很有可能使得網(wǎng)絡(luò)趨于非協(xié)同狀態(tài)。