摘 要：無線自組織網(wǎng)節(jié)點(diǎn)功率有限，如何有效利用節(jié)點(diǎn)電量、改善網(wǎng)絡(luò)性能是自組網(wǎng)領(lǐng)域研究的關(guān)鍵問題。在功率控制中引入跨層優(yōu)化的機(jī)制，可以有效地開發(fā)現(xiàn)有資源，提高網(wǎng)絡(luò)性能。闡述Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)功率控制的意義與作用，詳細(xì)論述MAC層的功率控制，網(wǎng)絡(luò)層的功率控制，和采用跨層優(yōu)化的混合功率控制技術(shù)，并提出一些值得關(guān)注的研究課題。

關(guān)鍵詞：Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)；功率控制；MAC協(xié)議；跨層優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004-373X(2008)08-157-04

Power Control and Crosslayer Optimization in Ad Hoc Network

SUN Feipeng，XU Ming

(Computer College，National University of Defense and Technology，Changsha，410073，China)

Abstract：The power of wireless node is limited，so how to utilize the energy efficiently and how to improve the performance of network are the key topics in the research of wireless Ad Hoc network.Power control adopting crosslayer optimization has the advantages of developing present resources efficiently and improving the network performance.The meaning and action of power control in wireless Ad Hoc network are proposed.Then power control in the MAC layer，in the network layer，and in the unitedlayer adopting crosslayer optimization are discussed.At last，some promising problem deserving of further study is presented.

Keywords：Ad Hoc network;power control;MAC protocol;crosslayer optimization

1 引 言

Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)^[1]具有無中心、自組織、布網(wǎng)靈活、快速展開、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)，在移動(dòng)計(jì)算、分布式計(jì)算、搜索救援、軍事行動(dòng)、環(huán)境污染監(jiān)測(cè)等許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。同時(shí)由于其移動(dòng)終端的能量限制等固有缺陷也給自組網(wǎng)帶來了網(wǎng)絡(luò)資源(容量及功耗等) 的缺乏。功率控制技術(shù)是Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的一種重要的節(jié)能策略，是降低網(wǎng)絡(luò)能耗，延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)壽命的一種非常重要的方法。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的功率控制主要是通過調(diào)整發(fā)送節(jié)點(diǎn)的信號(hào)發(fā)射功率，在保證一定通信質(zhì)量的前提下盡量降低信號(hào)發(fā)射功率。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)功率控制的意義與作用如下：

1.1 降低節(jié)點(diǎn)能耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命

在保證網(wǎng)絡(luò)連通的情況下，調(diào)整Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的傳輸功率可顯著增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量、減小功耗。無線信道對(duì)信號(hào)的衰減與傳輸距離成指數(shù)增長(zhǎng)，因此減小節(jié)點(diǎn)的傳輸半徑可以使發(fā)射節(jié)點(diǎn)的傳輸能量減少，大大地降低節(jié)點(diǎn)的能耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。

無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能量消耗通?？梢苑譃榕c通信有關(guān)的能量消耗和與計(jì)算有關(guān)的能量消耗。與通信有關(guān)的能量消耗是無線網(wǎng)絡(luò)接口所消耗的能源，即節(jié)點(diǎn)在收、發(fā)分組以及作為路由器進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)所消耗的能量。與計(jì)算有關(guān)的能量消耗是指節(jié)點(diǎn)在處理分組和參與網(wǎng)絡(luò)管理執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、算法等其他任務(wù)時(shí)消耗的能量，例如CPU、內(nèi)存等其他硬件，數(shù)據(jù)壓縮、前向糾錯(cuò)算法等軟件(程序)消耗的能量。隨著技術(shù)的提高和發(fā)展，計(jì)算方面消耗將會(huì)越來越小，通信方面的比例將會(huì)加大，而研究表明通信方面節(jié)點(diǎn)的發(fā)射狀態(tài)能耗最大^[2，3]，所以發(fā)射節(jié)點(diǎn)進(jìn)行功率控制就顯得非常重要。

1.2 提高網(wǎng)絡(luò)空間復(fù)用度

采用功率控制，減少節(jié)點(diǎn)的傳輸半徑可降低干擾，使同一鄰居區(qū)域內(nèi)可有更多的傳輸，減小MAC層竟?fàn)帥_突，提高通信質(zhì)量，提高信道的空間復(fù)用度，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)容量?？紤]IEEE 802.11 DCF握手機(jī)制，以他作為網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)射功率，以節(jié)省能量。這樣因?yàn)閭鬏數(shù)陌霃阶冃。采w的周邊節(jié)點(diǎn)數(shù)也變少，而且在相同的條件下，可以同時(shí)建立比IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)更多的通訊對(duì)，這對(duì)于源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)距離很近的情況非常有利，如圖1所示，信道利用率是IEEE 802.11協(xié)議的3倍^[4]。

現(xiàn)有Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的功率控制技術(shù)研究主要集中在2個(gè)方面，即鏈路層的功率控制和網(wǎng)絡(luò)層的功率控制。鏈路層的功率控制主要通過MAC協(xié)議完成，根據(jù)每個(gè)分組的下一跳節(jié)點(diǎn)的距離、信道狀況等條件來動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)射功率。網(wǎng)絡(luò)層的功率控制是通過改變發(fā)射功率來動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由選擇，而使全網(wǎng)的性能達(dá)到最優(yōu)。鏈路層的功率控制是一種經(jīng)常性的調(diào)整，每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)分組都可能要進(jìn)行功率調(diào)整，而網(wǎng)絡(luò)層的功率控制則可在一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)調(diào)整一次，調(diào)整頻率較低。這兩種功率控制機(jī)制也可以結(jié)合起來應(yīng)用，用網(wǎng)絡(luò)層的功率控制調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而在發(fā)送分組時(shí)根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)近調(diào)整發(fā)送所用的功率。

2 MAC層的功率控制

MAC(Medium Access Control)層是數(shù)據(jù)鏈路層的一個(gè)子層，決定節(jié)點(diǎn)如何接入共享的無線信道，并負(fù)責(zé)向上層提供可靠的點(diǎn)到點(diǎn)連接服務(wù)。在MAC層，這類協(xié)議在發(fā)送數(shù)據(jù)前都要利用控制分組RTS/CTS交換信息，控制分組的交互為功率控制提供了極大的方便，如可以在控制分組中攜帶發(fā)送功率或本節(jié)點(diǎn)的信噪比等參數(shù)，以便為對(duì)方進(jìn)行功率控制提供參考依據(jù)，進(jìn)行功率調(diào)整。最初，該領(lǐng)域的研究是在IEEE 802.11的標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)行的，該標(biāo)準(zhǔn)采用CSMA/CA(載波偵聽多址接入/沖突避免)機(jī)制來預(yù)約信道以進(jìn)行報(bào)文的傳輸，一個(gè)報(bào)文的發(fā)送流程為：RTSCTSDATAACK。目前Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的信道接入?yún)f(xié)議按具體的工作方式可分為單信道協(xié)議、雙信道協(xié)議和多信道協(xié)議。

2.1 單信道功率控制協(xié)議

MAC協(xié)議的控制分組和數(shù)據(jù)分組都在同一個(gè)信道上傳送時(shí)，稱為單信道協(xié)議。在單信道功率控制協(xié)議中，控制分組可以用最大功率來發(fā)送，也可以根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息用相對(duì)較小的功率來發(fā)送。發(fā)送節(jié)點(diǎn)可以在控制分組RTS中攜帶發(fā)射功率等參數(shù)信息，接收節(jié)點(diǎn)可在CTS中向?qū)Ψ教峁┍竟?jié)點(diǎn)的信噪比等信息，為對(duì)方發(fā)送數(shù)據(jù)分組時(shí)選擇發(fā)送功率提供參考依據(jù)。這類協(xié)議是最常見的一類MAC功率控制協(xié)議。

文獻(xiàn)［5］中提出的功率控制算法，發(fā)射機(jī)可從10個(gè)發(fā)射等級(jí)中選取1個(gè)值，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都維護(hù)1個(gè)最近進(jìn)行過通信的節(jié)點(diǎn)的功率控制表，表中記錄了到各鄰居節(jié)點(diǎn)的功率參數(shù)信息，并且算法對(duì)RTS，CTS的分組頭進(jìn)行修改，加入有關(guān)功率的參數(shù)。此協(xié)議可提高網(wǎng)絡(luò)吞吐率達(dá)15%，同時(shí)還可以節(jié)省部分能量。

文獻(xiàn)［6］提出一種功率控制的多址接入PCMA(Power Controlled Multiple Access)協(xié)議，他利用功率控制的多址接入機(jī)制實(shí)現(xiàn)沖突避免，把信道分為一個(gè)忙音信道和一個(gè)數(shù)據(jù)信道，忙音信道用來傳輸忙音信號(hào)，數(shù)據(jù)信道用來傳輸控制分組和數(shù)據(jù)分組(因?yàn)榭刂品纸M和數(shù)據(jù)分組在一個(gè)信道傳輸，所以把他看成是單信道協(xié)議)，根據(jù)收到的控制分組的信號(hào)強(qiáng)度來限制隱藏節(jié)點(diǎn)和暴露節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，這樣通過調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率減少相互干擾，提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。仿真結(jié)果表明此協(xié)議在負(fù)荷較大的情況下吞吐率可比IEEE 802.11提高近一倍，而他主要問題在于對(duì)長(zhǎng)距離的通信不公平，因?yàn)殚L(zhǎng)距離的無線通信需要更大的功率，這個(gè)功率可能被根據(jù)忙音信號(hào)所計(jì)算的發(fā)送功率上限所約束，使長(zhǎng)距離的無線通信無法達(dá)成。

2.2 雙信道功率控制協(xié)議

雙信道接入?yún)f(xié)議通常有一個(gè)控制信道和一個(gè)數(shù)據(jù)信道，在控制信道上傳送控制分組，而在數(shù)據(jù)信道上傳送數(shù)據(jù)分組?？刂菩诺郎系目刂品纸M一般采用最大發(fā)射功率發(fā)送，而對(duì)于數(shù)據(jù)信道上的數(shù)據(jù)分組，則根據(jù)控制信道上交互控制分組時(shí)所得到的信息用最小必須功率發(fā)送，數(shù)據(jù)信道上的ACK分組可以用最小必須功率發(fā)送，也可以用最大功率發(fā)送。文獻(xiàn)［7］提出的一種基于雙忙音信道功率控制機(jī)制和文獻(xiàn)［8］提出的功率控制雙信道(Power Controlled Dual Channel，PCDC)協(xié)議都是雙信道接入的功率控制協(xié)議，仿真結(jié)果表明他們的節(jié)能效果也很明顯。

2.3 多信道功率控制協(xié)議

當(dāng)協(xié)議使用一個(gè)控制信道和多個(gè)數(shù)據(jù)信道時(shí)稱為多信道協(xié)議。多信道接入?yún)f(xié)議中，控制分組RTS和CTS都在控制信道上傳送，數(shù)據(jù)分組和ACK在由多信道協(xié)議所決定的數(shù)據(jù)信道上傳送。當(dāng)節(jié)點(diǎn)沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，則需有一個(gè)收發(fā)機(jī)停留在控制信道，以監(jiān)聽其他節(jié)點(diǎn)之間交互的控制分組。收發(fā)兩端通過交互控制信息可在多個(gè)數(shù)據(jù)信道中選擇一個(gè)合適的信道，并在切換到所選定的數(shù)據(jù)信道后發(fā)送數(shù)據(jù)分組及ACK。多信道的好處是在同一時(shí)刻，在同一通信區(qū)域內(nèi)可以有多對(duì)節(jié)點(diǎn)在不同的信道上進(jìn)行同時(shí)通信，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷大時(shí)比單信道協(xié)議有更高的網(wǎng)絡(luò)吞吐率。

文獻(xiàn)［9］提出的一種多信道功率控制協(xié)議DCAPC(Dynamic Channel Assignment with Power Common)將信道分配、媒體接入和功率控制等問題結(jié)合起綜合考慮?？刂品纸M及廣播分組在控制信道上用最大功率發(fā)送，而數(shù)據(jù)分組和ACK則在數(shù)據(jù)信道上用最小必須功率發(fā)送?？刂菩诺赖淖饔檬怯脕矸峙鋽?shù)據(jù)信道并且解決使用數(shù)據(jù)信道時(shí)的潛在沖突。協(xié)議對(duì)信道總數(shù)的需求與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜凸?jié)點(diǎn)密度無關(guān)，并且適合在節(jié)點(diǎn)密度大的環(huán)境中使用，也無需時(shí)鐘同步機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)吞吐率比較高。

3 網(wǎng)絡(luò)層的功率控制

網(wǎng)絡(luò)層的功率控制是通過調(diào)整發(fā)射功率動(dòng)態(tài)改變網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由選擇，進(jìn)而使全網(wǎng)的性能達(dá)到最優(yōu)。網(wǎng)絡(luò)由于其使用環(huán)境的特殊性，節(jié)點(diǎn)分布的密度有時(shí)是無法預(yù)料的，這就需要一種機(jī)制來自動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，使其能夠根據(jù)節(jié)點(diǎn)的分布情況自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)射功率。發(fā)送功率大，通信距離就遠(yuǎn)，分組平均轉(zhuǎn)發(fā)的次數(shù)就少，但這樣會(huì)使信道的空間復(fù)用度降低，使每個(gè)節(jié)點(diǎn)的有效帶寬減小。而減小發(fā)射功率，能提高信道的空間復(fù)用度，增大節(jié)點(diǎn)的有效帶寬，但分組的平均轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)要增多，使信道的時(shí)間利用率降低。發(fā)射功率的選擇，需要在分組平均轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)與信道空間復(fù)用度之間進(jìn)行折中，也即通過功率控制選擇基于能耗的路由，達(dá)到節(jié)約能量和提升網(wǎng)絡(luò)效能的目的。與MAC層的功率控制相比，網(wǎng)絡(luò)層的功率控制調(diào)整頻率應(yīng)相對(duì)較低，這樣可以避免頻繁的拓?fù)渥兓a(chǎn)生分組延遲以及路由失效而導(dǎo)致重新選路，減小網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載。

文獻(xiàn)［10］提出了一種在節(jié)點(diǎn)位置已知、所有節(jié)點(diǎn)都用同一發(fā)射功率的條件下計(jì)算構(gòu)成全連通網(wǎng)絡(luò)所需發(fā)射功率最小值的集中式動(dòng)態(tài)功率控制算法。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，可使用此算法獲得構(gòu)成全連通網(wǎng)絡(luò)所必須的最小發(fā)射功率。通過采用此方法，在提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量的同時(shí)，也降低了能量的消耗。文獻(xiàn)［11］中提出的COMPOW(Common Power)協(xié)議能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥x擇一個(gè)供網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)共同使用的發(fā)送功率。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)使用同一發(fā)送功率的好處是，他能保證鏈路的雙向連通性，即如果節(jié)點(diǎn)A發(fā)送的分組能夠被B正確接收到，則B發(fā)送的分組也能夠被A正確接收到。

4 混合功率控制與跨層優(yōu)化

在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中，功率控制對(duì)各個(gè)協(xié)議層均有重要的影響，因此是典型的跨層優(yōu)化問題，適于采用跨層優(yōu)化以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)?？鐚觾?yōu)化通常有2種方式：一是利用在其他協(xié)議層所獲得的信息來改進(jìn)本層的協(xié)議，典型的情況是低層的信息反饋給高層；二是將幾個(gè)協(xié)議合并成一個(gè)，如何將Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的MAC層、路由層甚至傳輸層捆綁到一個(gè)協(xié)議中。網(wǎng)絡(luò)層與鏈路層相結(jié)合的功率控制算法即混合控制，主要策略是在網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)用基于能量耗費(fèi)的路由選擇算法，在鏈路層采取相應(yīng)的功率控制策略。

文獻(xiàn)［12］提出了一種PARO(PowerAware Routing Optimization)協(xié)議，PARO協(xié)議根據(jù)一組路由上每一跳的發(fā)送功率作為參考標(biāo)準(zhǔn)，在一對(duì)節(jié)點(diǎn)之間選擇一條總能耗最低的路由;即使某兩節(jié)點(diǎn)間可以直接通信，但如果通過一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)能耗更小，則仍然選擇經(jīng)過中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的路由。而在鏈路層，控制分組用最大功率發(fā)送，數(shù)據(jù)分組和ACK用最小必須功率發(fā)送。在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中，傳統(tǒng)的路由協(xié)議往往以最少跳數(shù)作為路由設(shè)計(jì)的指標(biāo)，這種算法往往導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)要用較大功率發(fā)送，因此PARO協(xié)議通過盡可能多地使用轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)來減小每一跳發(fā)送時(shí)的功率，使通信過程中的總能耗最小。PARO是一種按需機(jī)制的協(xié)議，并不事先主動(dòng)維護(hù)路由，只是當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要時(shí)才啟動(dòng)路由發(fā)現(xiàn)過程，由此來減少路由發(fā)現(xiàn)過程中的能量消耗。PARO是一種最小能量路由算法，與其他路由算法相比，此協(xié)議是以能耗作為選擇路由的指標(biāo)（Metric)。仿真的結(jié)果顯示，PARO要比固定發(fā)射功率的路由算法節(jié)能60%以上，在節(jié)點(diǎn)移動(dòng)不太快的情況下，網(wǎng)絡(luò)性能也較穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)吞吐量沒有明顯的下降。

SIMPLE/PARP是一個(gè)早期的基于IEEE 802.11的功率控制與跨層優(yōu)化的協(xié)議：其MAC層采用SIMPLE對(duì)于控制報(bào)文RTS/CTS以最大傳輸功率發(fā)送，數(shù)據(jù)與確認(rèn)報(bào)文DATA/ACK以所需的最小傳輸功率發(fā)送；網(wǎng)絡(luò)層則采用PARP路由協(xié)議其路由的度量與能量值有關(guān)。雖然SIMPLE/PARP可顯著降低功耗，但其代價(jià)是網(wǎng)絡(luò)吞吐量的下降和報(bào)文延時(shí)的增加。隨后的PARO協(xié)議將主動(dòng)式路由協(xié)議PARP改進(jìn)為按需路由協(xié)議^[13]，但他們?cè)陬A(yù)約信道時(shí)均采用全網(wǎng)統(tǒng)一發(fā)送功率的策略。

在文獻(xiàn)［14］中，提出了一種分布式基于位置信息的拓?fù)淇刂扑惴?，算法包?個(gè)階段：第一階段利用位置信息建立并配置鏈路，第二階段節(jié)點(diǎn)應(yīng)用以功耗作為度量指標(biāo)的分布式BellmanFord最短路徑算法找出最優(yōu)鏈路。該協(xié)議需要節(jié)點(diǎn)配備有GPS(全球定位)系統(tǒng)。在文獻(xiàn)［15］中，通過調(diào)整發(fā)射功率來保證網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在其每個(gè)2π/3的扇區(qū)內(nèi)均至少有1個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)，該方案需要節(jié)點(diǎn)增加額外的硬件以支持節(jié)點(diǎn)對(duì)方向信息可用性的確認(rèn)。由于以上算法都采用CSMA/CA機(jī)制來接入、預(yù)約共享無線信道，因此都無法完全避免由于隱藏終端/暴露終端對(duì)于網(wǎng)絡(luò)性能的顯著惡化。

要消除隱藏終端/暴露終端問題，就必須改變其MAC層的信道預(yù)約方式，于是一類稱為干擾感知的MAC層協(xié)議出現(xiàn)了。該類協(xié)議通過廣播CAI(沖突避免信息)來界定鄰近節(jié)點(diǎn)的傳輸功率。公式: SINR(i，j)=P(i，j)/(∑P(i，j)+ηj)，表明節(jié)點(diǎn)j接收到節(jié)點(diǎn)i發(fā)送的報(bào)文時(shí)信噪比。通過設(shè)定一個(gè)SINR門限，發(fā)送節(jié)點(diǎn)就可以防止鄰近的節(jié)點(diǎn)干擾正在進(jìn)行的報(bào)文傳輸。由于在干擾門限內(nèi)，允許鄰近節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，因此增大網(wǎng)絡(luò)吞吐量并減少了信道競(jìng)爭(zhēng)所帶來的排隊(duì)延時(shí)。PCMA協(xié)議中每個(gè)接收節(jié)點(diǎn)通過發(fā)送忙音脈沖來通告其干擾的門限。仿真表明該協(xié)議的吞吐量是IEEE 802.11的2倍。然而該協(xié)議沒有利用跨層優(yōu)化將路由協(xié)議一起捆綁進(jìn)來，且存在忙音之間的信道競(jìng)爭(zhēng)問題。PCDC^[16]協(xié)議強(qiáng)調(diào)MAC層與網(wǎng)絡(luò)層的相互聯(lián)系：通過調(diào)整RREQ報(bào)文的發(fā)射功率，MAC層間接影響了網(wǎng)絡(luò)層對(duì)下一跳路由的選擇。PCDC將可用帶寬分為2個(gè)頻率獨(dú)立的信道分別用于傳輸控制報(bào)文與數(shù)據(jù)報(bào)文，其中CAI被插入CTS報(bào)文中并以最大功率發(fā)送，節(jié)點(diǎn)收集所得的信息用于建立一個(gè)能量有效的鄰居節(jié)點(diǎn)子集，節(jié)點(diǎn)的RREQ報(bào)文以維持該子集所需的最小功率來發(fā)送。這樣做的好處是減少功耗、限制子集內(nèi)報(bào)文的廣播以增加吞吐量、降低設(shè)計(jì)的復(fù)雜性并減少開銷。仿真表明PCDC可獲得可觀的吞吐量改善及功耗開銷的下降。然而沒有考慮隨著跳數(shù)增加而導(dǎo)致的處理及接收功耗的相應(yīng)增大。許多新技術(shù)相繼應(yīng)用到Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的功率控制設(shè)計(jì)中：如文獻(xiàn)［17］中將分群(cluster)技術(shù)引入功率控制方案中，而文獻(xiàn)［18］則采取聯(lián)合調(diào)度與功率控制的方案。

5 結(jié) 語

功率控制是一個(gè)典型的跨層優(yōu)化問題，優(yōu)良的功率控制設(shè)計(jì)方案能有效減少Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的功耗、增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量、增大報(bào)文發(fā)送率。功率控制對(duì)于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)性能的提高有顯著的影響，但功率控制中采用跨層優(yōu)化能帶來多大的性能改善尚需進(jìn)一步的量化。功率控制方案的有效設(shè)計(jì)，關(guān)鍵在于如何說明協(xié)議棧各個(gè)層之間的互相關(guān)系。新技術(shù)的不斷引入也給功率控制的研究帶來新方法與新方向。一些值得關(guān)注的研究課題有：干擾感知的功率控制方案的實(shí)用性及設(shè)計(jì)假設(shè)尚待評(píng)估，如PCDC假設(shè)控制信道與數(shù)據(jù)信道具有同樣的信道增益，但控制報(bào)文長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于數(shù)據(jù)報(bào)文，其在相同無線信道情況下，傳輸控制報(bào)文的成功率將大于傳輸數(shù)據(jù)報(bào)文;現(xiàn)存的標(biāo)準(zhǔn)和硬件間的兼容性問題;傳輸功率控制與動(dòng)態(tài)關(guān)閉無線網(wǎng)卡機(jī)制的結(jié)合問題;定向天線技術(shù)的引入;基于CDMA組網(wǎng)的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)功率控制方面的研究;對(duì)傳輸功率控制的多速率支持。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］于宏毅.無線移動(dòng)自組織網(wǎng)\\[M\\].北京:人民郵電出版社，2005.

［2］Feeney L M，Nilsson M.Investigating the Energy Consumption of a Wireless Network Interface in an Ad Hoc Networking Environment［A］.Proceedings of IEEEInfocom［C］.2001.

［3］Li Q，Aslam J，Rus D.Online Power Aware Routing in Wireless Ad hoc Networks［A］.Proceedings of Mobicom［C］.2001.

［4］Jung，EunSun，Vaidya，et al.Power Control MAC Protocol for Ad Hoc Networks\\[C\\].Proceedings of the Annual International Conference on Mobile Computing and Networking，MOBICOM，2002:3647.

［5］Agarwal S，Krishnamurthy S，Katz R.Distributed Power Control in AdHoc Wireless Networks.In IEEE PIMRC，2001.

［6］Monks J P，Bharghavan V，Hwu W M.A Power Controlled Multiple Access Protocol for Wireless Packet Networks［A］.Proceedings of IEEE Infocom［C］.2001.

［7］Wu S L，Tseng Y C，Sheu J P. Intelligent Medium Access for Mobile Ad Hoc Networks with Busy Tones and Power Control\\[J\\].IEEE Journal on Selected Areas in Communica tions，2000，18(9):1 6471 657.

［8］Muqatash A，KunzM.Power Controlled Dual Channel(PCDC)Medium Access Protocol for Wireless Ad Hoc Networks.In IEEE INFOCOM，2003.

［9］Wu SL，Tseng YCLMCY.A MultiChannel MAC Protocol with Power Control for Multihop Mobile Ad Hoc Networks\\[J\\].The Computer Journal，2000，2:966971.

［10］Ramanathan R，Rosalesr H .Topology Control of Multihop Wireless Networks Using Transmit Power Adjustment［A］ Proceedings of INFOCOM［C］.2000:404413.

［11］Narayanaswamy S，Icawadia V，Sreenivas R S，et al.Power Control in Ad Hoc Networks:Theory，Architecture，Algorithm and Implementation of the COMPOW protocol［A］.Proceedings of European Wireless Conference［C］.2002:156162.

［12］Gomez J，Campbell A T，Naghshineh M，et al.PARO:Supporting Dynamic Power Controlled Routing in Wireless Ad Hoc Networks\\[J\\].ACM/Kluwer Journal on Wireless Networks (WINET)，2003，9:443460.

［13］Marwan Knmz， Alaa Muqattash．Transmission Power Control in Wireless Ad Hoc Networks： Challenges，Solutions，and Open Issuses.IEEE Network，2004 (9/10)．

［14］Rodoplu V， Meng T.Minimum Energy Mobile Wireless Networks［J］.IEEE Selected Areas in Commu.，1998，17(8):1 3331 344．

［15］Wattenhofer R，Li L，Bahl P，et a1.Distributed Topology Control for PowerEficient Operation in MultiHop Wireless Ad Hoc Networks［J］.Proceedings of IEEE INFOCOM 2001，2001.3:1 3881 397.

［16］Muqattash A，Krunz M.PowerControlled Dual Channel Medium Access Protocol for Wireless Ad Hoc Networks［J］.Proceedings of IEEE INFOCOM 2003，2003，1(4):470480．

［17］vikas Kawadia，Kurnar P R.Principles and Protocols for Power Control in Wireless Ad Hoc Networks［J］.IEEE Journal on Selected Areas in Communications，2005，23(1)．

［18］El Batt T，Ephremides A.Joint Scheduling and Power Control for Wireless Ad Hoc Networks ［C］.Proc.IEEE INFOCOM Conf.，2002:976984．

作者簡(jiǎn)介 孫飛鵬 男，1978年出生，陜西西安人，碩士研究生。主要研究方為向無線網(wǎng)絡(luò)。

徐 明 男，1964年出生，教授，博士生導(dǎo)師。主要研究方向?yàn)闊o線網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)計(jì)算技術(shù)。