基于TDMA和定向天线的无线Mesh网络广播技术

王 浩，吴礼华，周鹏程

(1.武汉第二船舶设计研究所，湖北 武汉 430000;2.武汉大学 电子信息学院，湖北 武汉 430000)

0 引言

无线Mesh网络[1]是一种特别的多跳无中心的自组织无线网络，广播在无线Mesh网络中是一种非常重要的通信方式，用于信息的全网发放，被广泛应用于应急和军事通信网络中。

目前传统无线Mesh网络广播过程大都是基于全向天线[2]结构与CSMA接入协议设计的[3]，但因为全向天线的能量不集中、消息冗余和冲突再加上CSMA接入方式的退避等待，导致广播过程中存在时延大、可靠性和信道利用率不高等问题。

许多学者对基于定向天线的广播算法展开研究，例如TREE-BASED算法[4]较好地减少了冗余，TDMA-NNI算法[5]采用预约广播包转发以避免冲突，BSRN算法[6]是基于概率和邻居信息的混合算法，提高了广播的可靠性。但他们都只针对某一性能指标进行改善，本文在微时隙划分的时分复用基础上采用适合多接口定向天线的空分复用，去优化广播的可靠性、时延、耗时及冗余率等性能指标，以提高广播过程的综合性能。

1 应用场景分析

随着信息化发展，在各种应急场景下，对于可快速部署的无线Mesh网络广播的应用急剧增加。图 1为某应用场景视图，此类场景中上级组织对下级组织广播实时命令消息，应具有较高的优先级，而下级节点之间又相互通信，节点间的距离较大且节点数量繁多。故在此类场景下的无线Mesh网络广播需考虑到以下几点：网络展开迅速、鲁棒性强、延时可控、较远的通信距离与较高的传输速率、传输可靠性有保障、成本较低。……