2006年--网络外文翻译--分布式认知802.15.4与802.11的共存（译文）

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1、 1 中文 6690 字 出处： Pollin S, Ergen M, Timmers M, et al. Distributed cognitive coexistence of 802.15. 4 with 802.11C/Cognitive Radio Oriented Wireless Networks and Communications, 2006. 1st International Conference on. IEEE, 2006: 1-5. 本科毕业设计外文翻译 （ 2013 届） 论文题目 分布式认知 802.15.4 与 802.11的共存 分布式认知 802.15.4

2、 与 802.11 的共存 摘要 ： 由于无线技术的最新进展，最近出现了各色各样的标准。如何使这些各异网络相互交流、共存成为了一个关键问题，这要求一个新的适应策略来避免有害的干扰。在本文中，我们着重研究 802.11 无线局域网和 802.15.4 无线传感器网络在 ISM 频段的共存问题。这些网络在传输特性上有很大的不同，会产生非对称干扰模式。我们为 802.15.4 网络节点提出分布式适应策略，用以最小化对802.11 网络的影响。这种 干扰存在于不同时间、频段和空间， 802.15.4 网络节点通过随着时间推移改变它们的信道来适应。我们提出了不同的分布式技术，一方面是基于扫描（电力耗费增

3、加），另一方面是基于通过学习来提高认知。这些技术被用来评估性能和电力耗费。我们展示出，只需要增加 20%的性能时延就可以达到分布式频率分配处理。此外，这还表明能量耗费可以通过在这个系统中增加学习功能而进一步得到减少。 一、 引文 近十几年来，对无线技术的兴趣经历了爆炸式的增长。各种各样的标准导致了无线应用发展的减缓。结果，大量异构设备，标准和应用中都使用了不同频段。尤 其是工业、科学、医疗（ ISM）频段是无需执照的，因此在大部分异构网络中这是主要原因。 在本文中，我们致力于使运行于 2.4GHZ ISM 频段的两种主要无线网络标准共存，这两种标准是 802.11g 无线局域网和 802.15

4、.4 无线传感器网络。它们的重叠频段在图 1 中列出。这两个网络的特征区别很大，导致的问题就是其本质上就是不对称的。 802.15.4 的输出功率基本上为 0dBm，而 802.11g 设备的输出功率在 15dBm 甚至更好。同时 802.15.4 无线传感器网络被设计为监控环境或建筑，因此可以非常大，而 802.11 无 线网络在大部分情况下是围绕一个接入点而形成的本地热点。因而，无线传感器网络应用在吞吐量上并无要求，主要对在受到攻击或是其他未知情况下网络的可靠性和健壮性有较高要求。而且无线传感器网络必须是自组织的，否则他们不可能有效维持这么大的一个网络。相比而言， 802.11网络是一个典

5、型的有限连接数的高密度吞吐量的应用。两者倒是有一个共同的需求： 802.15.4 和 802.11 设备都是基于电池供电的，因此能量消耗是一个主要的设 计准则。任何为这两个网络设计的算法都应该考虑到能耗问题，包括不可忽略的硬件能耗、空闲模式操作、扫描 和接收处理。 图 1.802.11 和 802.15.4 在 ISM 频段的信道 本文的目的是引入分布式算法来优化 802.15.4 在变化的 802.11 干扰模式下的性能。由于无线传感器网络的输出功率远低于 802.11 网络，因此在共存时会严重受到影响。我们提出的算法应该是完全分布式的，以提高可扩展性（由于无线传感器网络通常规模很大），健壮

6、性（对无线传感器网络而言这是一个非常重要的需求）以及适应性。更要特别说明的是，我们的目标是设计一个分布式的频段选择算法，允许传感器节点能够动态地根据 802.11 的干扰来适配合适的频道。我们提出的算法的能耗始终被考虑到。 传统的无线设备共存方法将重点放在传输能耗控制。在引文 4中，容许传输功率是确定的，以此来保证首要用户的保护频段不会受到干扰。这对不同系统的多层级管理中频段共享而言是非常有用的，例如首要和次要用户层级管理。这种类型的共享是典型的垂直共享，水平共享则存在于没有层级管理的系统。关于同类设备间的水平共享，博弈论中的概念被运用在如何达到分布式的传输功率分配上。但在网络条件是非常不对称时，这些策略是不适用的。 另外的一些解决策略致力于动态频率选择以避免干扰。在本文中，一种802.11 和 802.15.4 网络垂直共存的特殊情况受到了关注，其原因是在引文 6中，802.11 网络与 802.15.4 网络共存时，其干扰影响之大导致了 92%以上的丢包率。一个使用多无线电的自适应策略在引文 7中被提出，用来解决以