Ad hoc技术在未来无线通信中的组网研究

多跳转发模式和直通模式。两种通信模式使用相同的无线资源，各个小区的覆盖区域都划分为高速率覆盖区、低速率覆盖区和无覆盖区。系统中的用户同时具备与基站进行基本通信的能力和为其它用户进行数据转发的能力。通过其它用户的多跳转发，低速率区域的用户可以获得蜂窝网络提供的高比特率业务，从而通过多跳转发实现高速率业务的覆盖扩展。

　　A-GSM在尽可能减少对现有GSM系统的改动的基础上，使移动台具有中继功能，由此来增强GSM网络的覆盖。即在保持原有GSM基站子系统（基站和基站控制器）、MSC、网络数据库（HLR、VLR、EIR、AC）基本不变的情况下，引入集成双模终端（Integrated Dual Mode Terminals），这种双模终端具有两种空中接口：GSM空中接口和无线多跳（或Ad hoc）空中接口。得到的结论是：引入A-GSM后系统吞吐得到了很大程度的改善，移动终端个数越多，A-GSM系统吞吐性能越好，改善越多。

　　SOPRANO（Self-Organizing Packet Radio Ad hoc Networks with Overlay）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在蜂窝网模型中引入对等（P2P）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P2P网络模型。

　　iCAR（Integrated Cellular and Ad hoc Relaying Systems）在网络中设置一定数量的Ad hoc中继站（ARS），当某小区出现业务拥塞时，利用这些ARS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。

　　通过对现有研究的分析，引入Ad hoc技术的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）和设置专用中继节点（DRN）。SMT方式的用户终端功能增强是相对终端的现有功能而言。其方法主要有：a）在网络中增加新的无线资源，使用户终端支持多种空中接口，从而具备中继转发能力。b）在现有的无线资源环境下，通过改造终端使其具有中继转发能力。，DRN方式是指由移动网络运营商设置一些移动或固定的专用中继节点，负责为附近的用户进行数据转发，以支持终端间的自组织通信方式。

　　2.2.3　Ad hoc网络与蜂窝系统整合研究面临的问题

　　1）网络容量分析

　　虽然多跳蜂窝网络是移动通信领域中的热点问题，有许多学者正在对其进行研究，但是对于引入自组织方式后是否能带来容量上的好处还没有达成共识。定性的来看，引入自组织方式后多跳蜂窝网络具有三点性能优势：a）通过多跳转发机制降低了发射功率，提高了信道空间复用性。b）采用自组织方式建立局部业务，减轻了基站的瓶颈效应。c）通过转移热点小区的流量，实现资源的动态调节，提高了资源利用率。以上这些优势都有益于系统容量的提高。但是另一方面，多跳转发增加了总体的发送次数，却又不利于系统容量的提高。因此，综合正反两方面因素不容易直观地断定引入自组织方式后容量是否会提高，必须开展定量分析。

　　目前，对这一问题进行研究的有Sphinx项目和SOPRANO项目等。Sphinx项目在NS-2平台上对他们提出的混合网络模型进行了仿真，结果表明该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。SOPRANO项目分析了同步的CDMA混合网络的容量，其结论是：在CDMA蜂窝系统中增加无线路由器，仅使用功率控制技术和经典技术不一定能使网络吞吐上升；但是，路由器的增加大大降低了发送功率总和，利用MIMO、智能天线、多用户检测等容量增强技术可以将功率上的降低转化为容量上的提高。但是，该结论是在一些约束条件下获得的，且没有考虑局部业务使用局域子网通信这种情况。

　　2）弥补覆盖缺陷问题的定量分析

　　如前所述，引入自组织方式可以有效地解决蜂窝网络的覆盖缺陷问题。目前，国内外对这一问题研究的较少，并没有定量的刻画和评估弥补覆盖缺陷问题。引入自组织方式会有效地弥补覆盖缺陷是显而易见的，但是究竟能带来多大的好处，需要做定量的分析，这对未来的网络规划、成本核算以及整体网络性能的评估是很有益处的。