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新技术提高了多跳无线网络的效率

时间:2012-09-10

   多跳无线网络,可提供大型和非常规的硬线地区的数据访问,但由于路由的复杂性,次优路径管理,以及由于多跳中继所造成的延误,他们在可以传输的数据量方面长期面临着重大限制。

   现在,来自北卡罗来纳州立大学的研究人员已经开发出一种更高效的数据传输方式,称为核心为基础的功率控制,它可以显着提高网络可以传输的数据量。

   来自北卡罗来纳州的计算机科学副教授Rudra Dutta博士说:“我们的方法,对于随机放置节点的网络来说,可以至少平均增加20%的网络传输数据量 -如果节点在集群网络内进行定位的话,可以增加高达80%。”

如果节点是采用电池供电的话,这种方法也使得网络更节能,可以延长网络的寿命。

   多跳无线网络使用节点来传播到各个空间,这些节点不仅可以捕捉和传播数据,同时也可以作为其他节点的中转站。但这些网络都有“热点” - 在网络的多个无线传输的地方可以互相干扰,这使如何快速的网络数据传输出现了容量上限。节点必须在这些造成延误的拥堵点轮流传输数据。

   传统上,有两种方式来处理这个问题。在短距离内,可以采用低功率传输数据,这限制了与其他节点的干扰程度。但在这种情况下,数据传输到达其最终目的地之前,可能要经过许多节点。另一种方法是采用高功率传输数据,这意味着数据可以发送到更远并且传送更迅速。美中不足的是,强大的传输可能会干扰与许多其他节点的传输。

   北卡罗来纳州的研究人员杜塔和Ph.D.的学生Parth Pathak创造了他们所谓的核心为基础的功率控制,用来解决这个问题。它采用一种运算法则,这种算法可以指导着网络中的每个节点在每一次数据传输中可以使用多少的功率,这主要是根据其传输的最终目的地来进行确定的。这种运算法则决定了何时值得使用强大的数据传输时,并增加信号的中断,以及何时需要使用不那么强大的数据传输。结果是在系统效率方面出现了整体性的跳跃提升。

   计算机通信杂志在网上发布了一篇题为“在多跳无线网络中使用以核心为基础的功率控制来实现热点缓解”的文章,其中详细介绍了如何能更好地减轻无线传感器网络中的热点问题:

   在使用启发式的核心概念的基础上,我们表明,如果我们只增加节点的功率水平,预计会有更多的数据包出现中继,即使使用最短的路径路由,也可以实现重要的中继负载均衡。与发散式的路由模式不同的是,这样的负载均衡策略适用于任意拓扑结构和流量模式。凭借丰富的模拟,我们表明,核心为基础的功率控制可以大幅提高传感器网络的网络寿命。我们与其他发散式的路由模式和多个电池级分配策略??进行性能对比。此外,它表明,核心为基础的功率控制在许多不同的拓扑结构中,可以获得更好地吞吐能力。

这项研究在有些方面得到了美国陆军研究办公室的支持。