跨技术通信中异构物理网信道协调技术的研究文献综述

 2023-08-07 05:08

一、选题背景和意义:

在物联网技术范式不断涌现的背景下,可以预期无线通信技术的发展将会更加迅速。截至2020年时,将会有超过两百亿台无线通信设备。虽然密集部署的设备和无处不在的连接让我们的生活更加方便充实,但过于拥挤的无证频段(比如ISM频段)中严重的跨技术干扰已经成为了网络性能降级的的主要原因。对于像ZigBee这种低功率技术,面对高功率的通信技术(如WiFi)产生的高功率干扰显得相对脆弱,所以其中的问题将会更加显著。有研究表明,ZigBee在高功率跨技术干扰的影响下将会遭受超过50%的丢包率。

现存解决CTI问题的论文和理论都普遍是借助数据方法在占据某一信道前,预测不受干扰的空白频段。尽管这类方法被证明是非常有效的,这样复杂的协调设计面对动态变化的数据流量,存在着内生的不确定性,从而留下了改进的空间。幸运的是,跨科技通信问题取得了新的进展,通过让两个使用截然不同的通信技术的无线设备进行直接的通信,为这个领域带来了新的机遇。

不同于使用了数据模型从而在概率上预测空白间隙的复杂协调方案,本项目采用的ECC方法通过WIFI CTS来生成空白的间隔,这些间隙能够容易的被ZigBee设备识别并即时地使用。ECC技术上的亮点是能够在不干扰WIFI操作的情况下,保障了跨技术通信干扰下的ZigBee通信。因为该技术是借助能够反映通信流量和可利用间隙的CTS数据帧的持续时间来有效实现的,所以ECC能够在不需要任何先验知识的情况下,在不同的应用场景中进行普遍的应用。最后,ECC技术通过在可用频段下唤醒ZigBee(通过CTC)能够有效地减少低占空比的ZigBee设备使用中的功耗和延迟。

二、课题关键问题及难点:

(1)如何实现WiFi和ZigBee协议间的跨技术异构直联通信。本项目的频段沟通方法是建立在WiFi和ZigBee之间的直连通信的基础之上,所以在进行沟通机制的实验与验证时需要完成硬件平台的搭建,实现WEBee的通信过程。这将是我第一次尝试在软件无线电平台上进行开发,所以最终的实现对我来说存在一些难度。

(2)如何确定插入的CTS帧的持续时间。本项目的核心思路是通过插入一段持续时间较长的WiFi CTS帧来为ZigBee提供传输的间隙。如果CTS帧的持续时间过长,将会干扰到WiFi的正常通信。如果CTS帧的持续时间过短,则说明可利用的空白间隙没有被利用充分。如何选取简单而有效地更新CTS帧的持续时间将是一个具有挑战性的问题。

(3)如何客观评估ECC通信协调技术的性能。由于物联网设备的使用场景十分的丰富,我们希望我们的方案设计能够尽量在多种不同的业务场景下发挥出稳定的作用。如何科学的设计实验以及评估方法,并对现有的协调方案做出改进,这些问题都是本次项目需要考虑的。

三、文献综述(或调研报告):

(一)前言

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