802 16的Mesh模式排程架構特點

2021-07-24 19:56:37 字數 1781 閱讀 3386

802.16,寬頻無線接入的一堆標準,定義了到物理層和mac層,發現mac層的逼格比802.11要稍顯高上。

對於研究mesh接入架構的必須一窺究竟啊!

首先搞清楚802.16排程的資源是時隙,也就是時間片,也就是說mac層來設計一種架構、演算法為每個接入節點分配時隙供其使用來傳輸資料,也就是各接入節點要獲取的是資料時隙這個通道資源。

然後說下802.16的支援的幾種業務模式,pmp(point to multi-point)、mesh、mmr(mobile multi-hop relay),pmp就是類似廣播的形式,mmr是為了適應移動性和相容pmp而新增一種中繼節點從而構成的工作模式,在12年802.16m(mmr模式、ofdm1、mimo)被itu批准為4g的乙個標準(怎麼感覺我手機上沒有用到呢?)。

所以mesh只是802.16的一種業務模式。

那麼如何排程呢,不外乎集中式、分布式兩種了。

集中式就是有乙個基站節點bs負責收集資訊,其它使用者節點向bs請求資源,bs對使用者節點ss統籌分配資源。分布式是所有節點是平等,靠自己和其它節點的互動來搞定自己的資源獲取。

所以可以看出,一般來說集中式架構是比較好設計的,分清了職責,但是也有它的問題,比如兩個使用者節點明明可以直接通訊,但集中式中可能就非得通過bs和其它ss來中轉,好耽誤時間和資源啊。而分布式架構解決了這個問題,分布式架構中,每個節點即使bs又是ss,可以自己決定如何排程資源、如何選路,缺點是演算法複雜以及碰撞、餓死、擴充套件等一些分布式常見的問題。

所以802.16的mesh就博採眾長,既有集中式又有分布式,好神奇,如何實現呢?居然是將資料時隙之前的控制時隙分成兩部分,前面一部分用來作為集中式控制幀,後一部分用來作為分布式控制幀。

在決定各ss如何分配時隙時,首先要廣播自己及收集周圍鄰居ss節點的需求資訊(其實為了避免碰撞,是要同兩跳範圍鄰居節點進行競爭的),這個過程就是控制協議的互動。

集中式是bs來組建乙個樹形的拓撲然後將該路由樹廣播出去,每個節點知道了自己的父節點和子女節點就可以進行逐級向bs傳遞頻寬需求,然後bs來統一分配,這個結構比較清晰沒什麼可講的。

分布式分為協作分布式和非協作分布式。非協作分布式其實跟802.11s中的csma的碰撞避退機制有點類似,主要用於突發資料的傳輸,碰撞機率較大,有興趣可以看下我之前總結的一篇802.11相關的文章。協作分布式比較有趣,我都有點佩服設計者的思維了,我們知道csma是用來告知我將要占用的資料傳輸時間範圍,而在802.16mesh模式協作分布式排程機制這裡,用了類似csma的一種選舉(meshelection)的機制來告知我將要占用的控制時隙,而沒有碰撞的控制時隙才會用來協商將要占用的資料時隙,採用的是三次握手機制,即a請求b、b授予、a接受,感覺設計者肯定是為了想避免802.11中比較容易出現的控制協議碰撞問題,這種思路有點像zip壓縮演算法中的對碼元壓縮之後的資料再被壓縮這種往死裡整的做法,哎,這個世界往往只有偏執性人格才能做出牛叉的事情啊!

這裡有必要說一下meshelection的演算法,其實在本節點競爭乙個控制時隙時,他的競爭者是兩跳範圍內的所有鄰居節點,在本節點獲取乙個控制時隙後,mac層採用了一種指數避退的方法制定可以競爭的下乙個控制時隙的範圍,而對這個範圍內的每個時隙,肯定不止本節點有權利競爭,那麼誰可以獲取到呢,就用了一種節點id結合時隙序號的位操作隨機演算法得出乙個數值,比較這個數值,最大對應的那個節點id獲得控制時隙,還是比較厲害吧,但是這種方式有人研究說也存在一些問題,就是可能沒有節點獲取某個控制時隙造成控制時隙浪費,或者某個節點一直沒有獲得控制時隙導致餓死,呵呵,只能說改進永無止境啊!

關於這種meshelection機制和三次握手的接入機制結合的效果如何,也有學者進行了數學建模和分析,我只能說,數學還是需要靜下心去研究,所以現在是對碩士博士之類能寫高水平*****的人越來越佩服。

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