16、工业无线网络的联合路由、MAC层重传控制及实现技术

工业无线网络的联合路由、MAC层重传控制及实现技术

1. 联合路由与MAC层重传控制

在工业无线网络（IWNs）中，提出了一种用于联合多路径路由和MAC层重传控制的新型能量效用优化（EUO）问题。为近似解决这个非凸的EUO问题，提出了一种启发式方法——SACA。

SACA将EUO问题分解为两个交替的凸子问题：
- 能量感知多路径路由
- 能量感知重传控制

这两个子问题都可以通过对偶分解方法求解。通过递归求解这两个交替的子问题，直到最优解序列收敛到某个稳态点，该稳态点近似为EUO问题的解。

2. 网络架构

为了提高IWNs的性能，需要一种结合集中管理和分布式自适应的网络架构，这里提出了一种混合网状 - 星形网络架构。
- 拓扑结构
- 第一层 ：采用网状拓扑，由网关和路由设备组成，路由设备通过单跳或多跳与网关通信。
- 第二层 ：采用星形拓扑，路由设备作为星型网络的簇头。
- 超级帧架构 ：为支持该网络架构的高效运行，定义了一种新的超级帧，它是一组周期性重复的时隙。该超级帧扩展了IEEE STD 802.15.4中定义的基于信标的超级帧，包括一个活动期和一个非活动期。
- 活动期 ：包含竞争接入期（CAP）和无竞争期（CFP）。CAP用于设备关联、簇内管理和重传；CFP用于移动设备与簇头之间的通信。
- 非活动期 ：包括簇内通信、簇间通