未來分布式無線通信系統(tǒng)發(fā)展趨勢

　　2、分布式無線網(wǎng)絡(luò)的類型

　　從前面的討論中可以看到，主流標(biāo)準(zhǔn)化組織對于分布式無線通信技術(shù)越來越重視。分布式無線網(wǎng)絡(luò)根據(jù)其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要可以分為無基礎(chǔ)設(shè)施的分布式無線網(wǎng)絡(luò)和具有基礎(chǔ)設(shè)施的分布式無線網(wǎng)絡(luò)。

　　2.1　無基礎(chǔ)設(shè)施的分布式無線網(wǎng)絡(luò)

　　無基礎(chǔ)設(shè)施的分布式無線網(wǎng)絡(luò)主要以Ad hoc和Mesh為代表。Ad hoc是一種全分布式的無線網(wǎng)絡(luò)，而Mesh則是Ad hoc的一種演進(jìn)，它在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上與Ad hoc有一定區(qū)別。

　　Ad hoc的全分布式是一種物理上和邏輯上的分布式，即網(wǎng)絡(luò)的通信和管理能力在物理上和邏輯上都是分布式的。這是通過節(jié)點(diǎn)間的對等關(guān)系來實(shí)現(xiàn)的，網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)在能力方面都是對等的，具有通信能力，更主要的是具有轉(zhuǎn)發(fā)能力。Ad hoc方式一個(gè)主要特征就是節(jié)點(diǎn)需要通過競爭的方式共享信道。由于競爭的隨機(jī)性，決定了這種方式在QoS保障以及信道利用率方面的性能目前都還不能滿足寬帶無線接入的要求。

　　Mesh技術(shù)則是在Ad hoc技術(shù)基礎(chǔ)上由軍用、專用向民用轉(zhuǎn)換的一個(gè)產(chǎn)物。它與Ad hoc的區(qū)別在于，節(jié)點(diǎn)間的對等性發(fā)生了改變，一類專用節(jié)點(diǎn)分離出來，專門承擔(dān)路由轉(zhuǎn)發(fā)以及外網(wǎng)連接等職責(zé)，其他作為客戶端的節(jié)點(diǎn)功能則相對弱化。這些專用節(jié)點(diǎn)實(shí)際上為客戶端提供了一個(gè)相對穩(wěn)定的骨干網(wǎng)。與Ad hoc相似的是專用節(jié)點(diǎn)之間、專用節(jié)點(diǎn)與客戶端之間甚至客戶端之間的通信仍然可以采用P2P的方式，仍然存在以競爭方式共享信道的問題。

　　還有一種典型的無基礎(chǔ)實(shí)施的分布式無線網(wǎng)絡(luò)就是傳感器網(wǎng)絡(luò)。與前面兩類網(wǎng)絡(luò)不同的是，傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍比較特殊，主要用于數(shù)據(jù)采集，節(jié)點(diǎn)具有一次性使用（無法更換電池）、低數(shù)據(jù)速率以及大規(guī)模等特點(diǎn)。

　　2.2　具有基礎(chǔ)設(shè)施的分布式無線網(wǎng)絡(luò)

　　具有基礎(chǔ)設(shè)施的分布式無線網(wǎng)絡(luò)根據(jù)分布式節(jié)點(diǎn)間的連接方式，可以分為有線分布式和無線分布式兩種。

　　有線分布式以采用RoF的分布式天線技術(shù)為代表，如清華的DWCS、北郵的Group Cell以及東南大學(xué)DRS都屬于這一類系統(tǒng)[6]。這類系統(tǒng)的特點(diǎn)在于利用大量的分布式天線單元在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)提供高質(zhì)量的、無縫的無線電信號(hào)覆蓋。一方面通過合理地選擇天線單元為不同的用戶提供覆蓋，并獲得空間分集，提高用戶的通信質(zhì)量。另一方面通過靈活的切換方式，為移動(dòng)用戶提供可靠的高質(zhì)量通信鏈路。小區(qū)不再完全以某個(gè)地理位置為中心，而是以用戶為中心，以業(yè)務(wù)為中心。這改變了傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)對于系統(tǒng)流量分布變化只能被動(dòng)應(yīng)對的狀況。

　　無線分布式以目前的研究熱點(diǎn)Relay增強(qiáng)蜂窩系統(tǒng)為主要代表。與基于分布式天線技術(shù)的系統(tǒng)類似，Relay網(wǎng)絡(luò)同樣是利用造價(jià)相對較低的專用節(jié)點(diǎn)RS（Relay Station）來改善覆蓋質(zhì)量，避免增加基站而產(chǎn)生的費(fèi)用。區(qū)別在于對于控制中心（如BS）而言，RS是一個(gè)特殊的MS。BS可以與MS直接通信，也可以通過RS轉(zhuǎn)發(fā)的方式通信。在無線資源調(diào)度方面，RS需要服從BS或上一跳RS的控制，同時(shí)RS也可以具備二次調(diào)度的能力。

　　3、分布式無線通信技術(shù)的應(yīng)用

　　目前分布式無線通信技術(shù)主要的應(yīng)用集中在Mesh、Relay以及家庭小區(qū)（Home Cell）等幾個(gè)方面。

　　3.1　Mesh

　　由于Mesh技術(shù)蘊(yùn)涵巨大的潛力，新出現(xiàn)的很多無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都開始支持mesh組網(wǎng)，包括代表城域網(wǎng)的802.16、代表局域網(wǎng)的 802.11s以及代表個(gè)域網(wǎng)的802.15.5等，其中802.11s得到了廣泛的關(guān)注。其目標(biāo)是通過Mesh機(jī)制的引入，打破傳統(tǒng)WLAN AP布設(shè)必須要有線Backhaul支撐的限制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)終端之間真正意義上的Ad hoc通信。通過對802.11e EDCA接入控制機(jī)制的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對多業(yè)務(wù)類型的QoS保障。利用合理的擁塞控制機(jī)制，有效地實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。該標(biāo)準(zhǔn)目前仍在討論中，還有部分技術(shù)難題有待解決。

　　3.2　Relay

　　Relay這一改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能的有效手段，在802.16j中得到了充分的應(yīng)用[7]。802.16j在保持對 802.16e PMP模式兼容的基礎(chǔ)上加入了多跳中繼的功能，繼承了802.16e在QoS保障方面的優(yōu)點(diǎn)，并針對多跳連接模式，進(jìn)行了改進(jìn)和增強(qiáng)，支持多種場景的終端切換以及RS切換。由于多跳機(jī)制的引入，增加了MAC的路徑管理及路由功能。針對中繼節(jié)點(diǎn)引入而產(chǎn)生的干擾管理的問題，增強(qiáng)了RS節(jié)點(diǎn)在干擾測量方面的功能。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作于2005年啟動(dòng)，目前還在制定中，主要的電信廠商以及大部分的運(yùn)營商都參加了標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。