无线Mesh网中的Quorum节能机制

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1、无线Mesh网中的Quorum节能机制2008年5月23日09:40通信世界网评论(0)作者：刘天喜唐孝通焦秉立摘要：无线Mesh网络节能问题十分重要。文章讨论的基于Quorum的节能机制对网络规模、节点密度、移动性和多跳等因素不敏感，非常适合无线Mesh网络。Quorum节能机制主要基于MANET网络环境设计。Quorum系统根据时钟同步的难易程度，可以应用于同步和异步两种工作模式。目前对Quorum节能系统的研究主要集中在能量效率优化和自适应系统方面。对于异步和同步两种模式的协同，基于Quoru

2、m机制的节能与功率控制、MAC路由结合的跨层设计，是值得尝试的课题。关键词：节能；Quorum机制；异步；同步；无线Mesh网Abstract:EnergyconservationisaquiteimportantissueforwirelessMeshnetworks.TheQuorumenergyconservingmechanism,discussedinthisarticle,isquitesuitabletowirelessMeshnetworksbecauseitisinsensitiv

3、etonetworkscale,nodedensity,mobilityandmulti-hop.OriginallydesignedfortheMobileAdHocNetwork(MANET)environment,theQuorummechanismcanworkintwomodes:synchronousandasynchronous,subjecttothedifficultyofclocksynchronization.Currently,theresearchonQuorumenerg

4、yconservingsystemsfocusesonenergyefficiencyoptimizationandadaptivesystem.Astootherissues,suchasthecollaborationbetweensynchronousandasynchronousworkingmodes,andthecross-layerdesignforintegratingQuorummechanism-basedenergyconservationwithpowercontroland

5、MediaAccessControl(MAC)routing,thereismuchresearchtodo.Keywords:energyconserving;Quorummechanism;asynchronous;synchronous;wirelessMeshnetwork无线Mesh网(WMN)[1]作为一种新型无线网络解决方案备受关注。WMN中节点的节能，特别是Mesh客户终端的节能十分重要。由于Mesh客户终端需要支持移动AdHoc方式组网，所以WMN实际上是移动AdHoc网(MANE

6、T)的一个超集。MANET下的节能机制可直接应用在WMN中，并对设计WMN的节能算法有重要参考价值。关于WMN/MANET的节能，已经有大量相关研究，主要方法分为3类：功率控制、功率感知路由和低功耗模式管理。本文介绍的方法属于低功耗模式管理。传统的基于同步-周期休眠/唤醒的节能机制在WMN/MANET环境下遇到了很多困难，这主要是由于同步困难引起的。在大规模、高密度、多跳、移动性网络环境下，时钟同步的开销很大。一个极端的例子是两个各自同步的子网络，如果移动到一起，这两个网络会互相异步，造成网络分化。

7、文献[2]的作者首次应用分布式系统中的Quorum概念，开启了异步节能的新领域，经过几年的发展，基于Quorum机制的节能算法在MANET下取得了良好的效果。1基本原理1.1IEEE802.11的节能模式目前关于MANET的研究基本都基于IEEE802.11，本文介绍的Quorum机制也首先应用在IEEE802.11上。在AdHoc工作方式中，IEEE802.11支持两种模式：活跃模式和节能模式(PSM)。IEEE802.11假设所有节点的时钟通过定时同步功能(TSF)实现了完全同步。PSM的帧结构

8、和一个数据传输的例子如图1所示。时间轴被划分为等间隔的信标间隔(BI)，BI开始有一个广播传输指示信息(ATIM)窗，ATIM窗的开始阶段，有一个Beacon窗(BW)，ATIM窗后为数据窗(DW)。所有节点都周期性地在ATIM窗内保持活跃状态。ATIM窗通常占BI的20%。在ATIM开始的BW内，每个节点通过竞争发送信标(Beacon)。为了减少碰撞，每个节点在尝试发送Beacon前有0～2×(CWmin-1)个时隙的随机规避时间。发送完Beacon后，如果缓冲区有