多跳蜂窝网络技术

，从而完成了业务量从热点小区向邻接小区的转移。

HWN[8](HybridWirelessNetworkArchitecture)是由IBM的H.Y.Hsieh和R.Sivakumar提出的一种支持多跳的蜂窝网络模型。在HWN中，网络具有两种工作模式：Ad hoc模式和Cellular模式。Cellular模式适合于节点密度较小的环境，在该模式下各个节点都直接通过BS转发数据，不需要中间节点进行中继。Adhoc模式则适合于节点密度较高的环境，该模式下的各个节点都采用动态源路由（DSR）机制，业务数据直接由中间节点中继转发，而不必经过BS。无论工作在哪种模式，网络中的节点都要周期地向BS发送自身的位置信息，由BS将这些信息转化成网络的拓扑信息，并计算各个节点的最小发射功率、小区的实际吞吐和小区的仿真吞吐。其中，节点的最小发射功率是用来保证当小区工作在Adhoc模式时，整个小区不会出现网络分割。小区的仿真吞吐是BS依据当前的拓扑结构，用仿真算法得到的一种仿真吞吐值。无论小区处于那种工作模式，BS都要计算在当前拓扑结构下，另一种工作模式可获得吞吐的仿真值。小区的实际吞吐如果低于这个仿真值超过一定的门限，BS就以广播的形式通知小区的所有的节点切换工作方式，使整个小区获得最大的吞吐量。

MuPAC[9](Multi-powerArchitectureforCellular Networks)是由印度科技学院计算机科学工程系的K.J.Kumar 和 B.S.Manoj等提出的一种具有多种功率特性的网络系统结构。在该系统中，带宽被划分成多种信道。一个n信道MuPAC系统包括有一个控制信道和n个数据信道。其中，数据信道又根据覆盖半径的不同，分为一类数据信道和二类数据信道。控制信道的覆盖半径为小区半径R，一类数据信道的覆盖半径为R/3，二类数据信道的覆盖半径为R/2。在业务发起时，由BS根据网络的拓扑依据一定的加权算法选择路径，并指配给源节点，而负责中继转发的中间节点就必须根据当前各类信道的负荷自主地决定所要使用的数据信道来完成通信。

TWiLL[10](ThroughputenhancedWirlessin Local Loop)是由印度科技学院计算机科学和工程系的B.S.Manoj和D.C.Frank等提出的针对有限移动环境的一种多跳网络模型。该模型下的节点类型主要有两种：一种是固定的用户节点，另一种是具有微移动性的用户节点。TWiLL将带宽资源分成一个控制信道和多个数据信道，每个信道都可以被当做多跳信道或者单跳信道使用。TWiLL中节点的呼叫建立过程与MCN近似，所有节点都是通过其它的节点进行多跳转发来接入基站完成通信。为了提高吞吐，还可以对该模型进行改进，即允许一个小区内用户间的通信不需经过基站，而直接通过多跳转发进行通信。

SOPRANO[11](Self-OrganizingPacketRadioAd hoc Networks with Overlay)是由美国自然科学基金资助的项目，其目的在于研究将蜂窝网和分组无线网（自组织网）相结合的新型无线网络结构--分组多跳无线网。该网络将提供无线的Internet和多媒体服务。其结论是：在CDMA蜂窝系统中增加无线路由器，在仅使用功率控制技术和经典技术的情况下，会导致网络吞吐的下降；但是，路由器的增加大大降低了功率总和，利用容量增强新技术（例如：MIMO、空时编码、多用户检测、智能天线）可以将这种功率降低转化为容量上升，因而改善了系统的总体性能。

Sphinx[12]是美国乔治亚技术学院开展的一个研究项目，主要研究面向下一代无线通信系统的新型网络模型--混合网络模型。这种混合网络模型是在蜂窝网模型中引入对等（peer-to-peer）网络模型（自组织网），支持节点通过多跳转发来进行通信。得出的结论是：混合网络模型在吞吐量和功耗方面优于传统的蜂窝网模型，在资源公平分配方面、对移动性与业务位置变化的适应性方面优于peer-to-peer网络模型。

iCAR[13](IntegratedCellularand Ad Hoc Relaying Systems)是由纽约州立大学Hongyi Wu等人提出的一种新型无线网络系统，其基本思想是在网络中设置一定数量的Ad Hoc中继站(ARSs)。当某小区出现业务拥塞时，利用这些ARSs，可以向业务没有拥塞的邻近小区转移业务。这样可以控制或避免呼叫拥塞、掉话等。其结论是：在蜂窝系统中引入ad hoc中继站可以有效地降低呼叫阻塞概率，提高系统的吞吐。

4.　网络框架分析

通过对现有研究的分析，多跳蜂窝网络的本质特征主要体现在：用户终端不仅要支持与基站的通信方式，还必须支持P2P直接通信的方式并进行组网。实现这一要求的方法可以归纳为两种：增强用户终端的功能（SMT：SuperMobileTerminal）和设置专用中继节点（DRN：DedicatedRelay Node）。SMT方式的用户终端