无线通信网络中的多址接入与多跳路由协议是两个关键的研究领域,它们对于提升无线通信网络的性能和效率至关重要。以下是对这两个领域的详细研究:
一、多址接入技术多址接入技术主要解决的是无线通信网络中多个用户如何高效共享一个物理链路资源的问题。这种技术将信号空间划分为不同的信道后分配给用户,一般是按照时间轴、频率轴或码字轴将信号空间的维分割为正交或者非正交的用户信道。常见的多址接入技术包括:
1. 频分多址(FDMA):将一段频谱划分成更小的频谱,用户独占该小频谱直至通信结束。这种技术属于一个维度的重用,早期的模拟通信就是采用FDMA的多址接入方式。
2. 时分多址(TDMA):在FDMA的基础上,将小的频谱分割成多个时间窗口,每个用户在通信中占用一个时间窗口。这属于两个维度的重用,GSM采用的就是TDMA的多址接入方式。
3. 码分多址(CDMA):在TDMA的基础上,通过在一个时间窗口内使用不同的码字来区分用户,达到三个维度的重用。CDMA标准由美国高通公司提出。
4. 空分多址(SDMA):利用天线阵列或其他方式产生的有向天线,使信号空间增加一个角度维,利用这个维划分信道。此外,随着通信技术的发展,还出现了非正交多址接入技术(NOMA),它允许多个终端同时共享同一资源单元,通过功率域实现多址接入,显著提升了频谱效率和用户连接数。
二、多跳路由协议多跳路由协议则是解决无线通信网络中数据包如何在多个节点之间传输的问题。在无线多跳网络中,数据包通常需要通过多个中间节点(即“跳”)才能到达目的节点。常见的多跳路由协议包括:
1. 单径路由协议:在MANET(移动自组织网络)中,路由协议大多以单径进行传输,通过本地获取的全网拓扑信息,通过路由决策,选出一条最佳的合适的路径来传输数据包。当网络情况良好,链路递交率高时,单径路由可以减少网络开销,高效地完成数据传输。
2. 多径冗余路由:当面临复杂的网络环境时,如果在网络剩余带宽资源充足的情况下,可以采取多径冗余传输,将数据包进行多份复制,在多条路径上同时传输,以增大数据传输的可靠性,提高端到端递交率。但这种方法会消耗更多的网络资源,并可能造成数据流之间的相互干扰。
3. 多径负载均衡路由:考虑到节点的能量消耗问题,在单径路由的过程中,数据集中在一条路径上进行传输可能导致该路径上的节点通信压力较大、能量消耗快。而多径负载均衡路由则通过在不同的路径上分配数据传输任务,来平衡网络中的负载并延长节点的使用寿命。此外,针对不同类型的无线通信网络和应用场景,还需要设计不同的路由协议来满足特定的需求。
例如,在军事作战场景中,对安全性、移动性、实时性要求高;而在野外生态环境监控场景中,则更注重节能和数据的准确性。综上所述,无线通信网络中的多址接入与多跳路由协议是两个相互关联且至关重要的研究领域。通过不断的研究和创新,可以推动无线通信网络向更高效、更可靠、更智能的方向发展。