NB網絡中MAC層協作模式及其優化的研究

馬 磊，王召明，劉知青，符利秀

（貴州電信網絡運行維護事業部，貴州 貴陽 550025）

人此外，科學技術的不斷發展，也決定了信號傳輸技術在利用通信工程實現交流的進程中，也在實現訊號的轉移。信號的轉移和傳輸，使人們能夠順暢交流。當前，中國的信息通信工程主要應用于長途干線網傳送、局域網傳播和無線傳送這三項主要的技術手段。但上述這三項主要信息傳遞技術手段又各有特點，必須按照實際情況加以選用。的智能化、商品化和功能多樣化的發展趨勢。對通信工程中的信號傳輸技術的研究將有助于我國通信工程行業的進一步發展。

1 無線通信網中MAC層協作模式

傳統的有線電視網也必須設置線路。但線路易被損壞。調試施工的量也較大。互聯網內各個網絡的移動問題等不可避免的自然問題。相反，由于無線網絡擁有的各種自然優勢，比如工作范圍較廣、連接方式靈活、容易故障排查等，因此只要移動裝置在接入點的工作區域內就可以隨意移動，而不受固定地點限制就有了自身的自然優勢。如果當前時期信道是空閑的，則每個站點不能及時沖突信道，導致嚴重的信道資源浪費，并且有效的MAC層協議有效地利用無線信道資源應該能得到更高的吞吐量。MAC層協議在許多網絡站點接入無線信道時起到幫助調節的作用，但是是否可以在同一網絡中公平地向所有站點分配信道資源是評價MAC層協議的優秀條件之一。如果MAC層協議不能成功實現，則網絡的一些站點不能長期競爭信道，MAC層協議是無線局域網技術的發展和研究的重點有效MAC協議對于提高無線網絡性能具有非常重要的意義。同時，隨著終端網絡裝置的快速發展，出現了在各種復雜環境下工作的網絡裝置，MAC層協議也需要適應其應用系統的要求。因此，MAC層協議的優化和軟件設計也為下一代無線網絡終端裝置的實現奠定了堅實的基礎。

1.1 MAC協議

MAC是適合于單頻網絡的MAC層協議，其用于解決隱藏/暴露終端。該協議采用RTS/CTS握持方式。其優點是：第一，成功解決了終端暴露/隱藏問題。第二，使用協議無線信道的利用率相對提高。雖然RTS和CTS幀之間仍然可能發生沖突，但是由于這兩個幀長度非常短的特征，站點的沖突可以減少。此外，由于采用了常規的二進制指數退避算法，因此無法更好地保證網站接入信道的公平性的缺點在該協議中是不可避免的。第二，控制幀（RTS/CTS）中存在的沖突未完全解決。第三，缺乏數據鏈路層確認機制嚴重影響傳輸效率。無線LANMAC層協議中DCF機制的性能分析是網絡領域研究的重點，IEEE802.11MAC層的信道接入的控制由DCF機制實現，DCF機制在CSMA/CA基礎上實現。由于無線信道的半雙工操作方案，無線信道只有等待從數據發送者發送的確認信息，才能知道發送是否成功，并且在發送期間不能獲得任何載波信息。因此，為了提高信道利用率，避免再沖突，站點使用相關的退避等待裝置，否則，在ACK接收失敗的情況下，站點只能再發送。綜上所述，退避機制與網絡性能密切相關，有效的退避算法在提高信道的有效利用率和減少碰撞概率方面起著重要的作用，但研究開發設計的意義也不言而喻。

1.2 長線傳輸模式

NB網絡即窄帶網絡，是無線通信網的一個重要分支。在這種我信號傳輸技術種類很多，其中以光纖作為傳輸介質的傳輸技術最為普遍。而MAC，則是介質訪問控制的意思，它定義了數據幀怎樣在介質上進行傳輸。在共用一個帶寬的鏈路中，對所有連接介質的訪問都是“先來先服務”的。所以物理尋址就在此處被定義，而邏輯拓撲（信號通過物理拓撲的路徑）就在這里被界定。線路控制、錯誤提醒（不糾正）、幀的傳送順序，還有可選的流量控制等也在這一子層進行了。在5G時代，不同的介質需要進行高頻率的通信協作，本文將對這些協作模式進行簡單的介紹。長線協作技術，就是把信息轉換成光信號，再通過光纖傳到我們需要的地方。通過這種方式，可以大大提高信號的傳輸速度和準確性。另外，相對于傳統的導體，光纖具有輕便耐用的特點，非常適合長途傳輸信號。我們國家地域遼闊，東西跨度、南北跨度都很大，要搭建起一條四通八達的光纖網絡非常不易。另外，有限數量的光纜也可以傳送有效數量的信號。要真正高效地實現遠距離通信，我們必須建設一條覆蓋面足夠寬的長距離主干網。這一長距離干線網在中國目前已經基本形成，為中國今后的通信業發展打下了牢固的基石。使用這些長距離干線移動互聯網，人們就能夠十分安全地完成遠距離的通信工作。但現在，有很多不法之徒可以利用互聯網、手機等手段盜取個人信息甚至國家機密資源，那就是對人們的通信保密做得還不夠。而使用長距離主干網，就能夠對一些需要遠距離傳送信息的國家秘密資源實現更安全的信息傳輸，從而提高了信息的機密性。但這種信號傳輸技術也有一個非常突出的缺點，即成本高。為了真正建立起能夠完整運行的長途干線信息傳輸網絡。要架設大量電纜，安裝大量通信設備。此外，這些工作也會花費很多時間。所以，建設長途干線網要花費大量人力、物力、財力，高成本也讓一些有需要的地區望而卻步。目前，我國為了讓全國各地的人民都能享受到通信技術帶來的便捷，不惜耗費大量的資源為偏遠地區拉光纖，取得了令人矚目的輝煌成就。

1.3 本地傳輸技術

本地主干網與長途主干網一樣，它們都以光纖傳輸技術為基礎。在MAC層寫作的過程當中，本地傳輸技術也起到了重要的作用。它和長途傳輸的主要區別，就是長途主干網絡更強調在長距離通信的高效和保密性，而本地主干網絡更追求的是在本地傳遞信息的正確性。而本地主干網的主要使用對象一般是政府部門和學校、市教體局等教育機關，當然也有部分大公司采用。本地骨干網建立后，可形成高效、準確的局域網通信，更便于部門工作和教育機構教學。因此本地骨干網建設的使用，在當今中國可以說是十分普遍的。基本上在各個設有大量校園的大中城市都設置了本地骨干網，以適應校園的教學需要。雖然利用本地主干網比接入互聯網更具有顯著的優越性。但因特網上是魚龍混雜的，個人電腦也很易被某些不法分子侵入而導致數據損失和泄漏。所以如果學校不能直接接入因特網，而是通過局域網進行通信和資源共享，則安全性將大大提高。與互聯網相比，局域網的數據傳輸往往更高效、更準確，這也更有利于學校或其他機構進行數據交換。

1.4 無線協作技術

無線傳輸是應用最為廣泛的一種通信信號傳輸技術。它在軍事、政治、教育和生活的各個方面都得到了廣泛的應用。在5G時代，萬物互聯，MAC層的協作主要采用了這類技術。無線協作技術具有效率高，成本低，便于部署等明確的優點，因此正在得到大力的發展。空間信息技術也是無線傳送的主要科技基礎。為建設能夠遍及世界各地的通信網絡，我們已經向太空中發射了通信衛星。手機電話等，都是首先將信息帶到了宇宙中的衛星上，之后再傳到了通信的另一方當事人面的。就和傳統的傳輸技術一樣，這也是一種覆蓋范圍非常廣泛的全球性信息技術，而且與其應用價值一樣，生產成本也非常低。正是由于這樣，無限傳輸技術才獲得了發達國家的大力支持。而二十一世紀也將是空間技術的世紀，誰能掌握劃時代的空間技術，誰就能在激烈的競爭中立于不敗之地。在使用空間信息技術實現無線傳送之時，還需要進行對信息的嚴格保密，以免機密信息被不法分子所盜用。

2 如何進行無線通信網中MAC層協作模式優化

2.1 智能化信號傳遞

盡管通信過程的信號傳輸技術是多種多樣的，但是當前的信號傳輸技術總體上是缺乏智能的。與通信網絡的有害信息的判別能力還沒有達到我們的使用要求，信息的可靠性也經常被懷疑。MAC層通過發射信道和邏輯信道分別與物理層和RLC層進行數據交互，并且當UE發送上行鏈路業務數據時，MAC層通過與RLC層相關聯的處理發送到MAC。當UE接收到下行鏈路業務數據時，數據被物理層處理并發送到MAC層。在進行數據交互的情況下，MAC層負責邏輯通道與傳輸信道之間的映射。能夠按照發送數據的信息類別來定義邏輯通道，而且還能夠把邏輯通道分為控制信道和服務信道。控制平面的信息在控制信道上傳送，而用戶平面信息則在服務通道上傳送，從而實現了傳輸通道與邏輯信道之間的交叉映射。在今后的一段時間里，信息傳送系統將越來越智能。有可能開發一個信息中斷管理系統，其智能地消除了通信網絡中的廣告、發動等不良信息，并使用戶獲得的信息有用。如果UE側需要進行上行鏈路數據傳輸，則必須獲取作為從網絡側提供的上行鏈路準予指示的ULGrant。在獲得上行鏈路準予并向UE分配NPUSCH資源之后，業務數據被正常地上行鏈路傳輸。在終端未被分配上行傳輸資源，此時還需要傳輸數據的情況下，需要通過發送Msg3向網絡側通知資源分配在網絡側接收到隨機接入前導碼序列之后，在這種情況下，認為需要向終端發送數據，并且接入網絡元件可以向終端進行資源調度。通常，在制作程序時，可以按照對應的流程結構圖，以規定的邏輯關系進行編程工作。在制作大規模復雜的程序的情況下，在容易發生邏輯混亂的情況下，可以采用有限狀態機的想法，將該大規模的程序分成有限的不同狀態，根據不同的觸發條件來描繪對應的狀態遷移圖，由此程序具有較強的邏輯性，不容易發生錯誤。通信網絡還可以深入調查個人信息的來源，其智能分類信息的可靠性能滿足不同群體的需要。同時，根據用戶火的年齡階段，可開發智能的溝通模型，以支持不同年齡階段的使用者之間進行個人信息的傳遞。

2.2 優化方案商業化

傳統通信網絡中協作通信技術的應用可以獲得多天線和多跳傳輸的性能增益，提高頻譜效率，增加系統容量，擴大覆蓋范圍，成為近年通信領域研究的焦點。應用協作通信技術，提高光譜檢測率，增加訪問機會。在便攜式通信中應用協作通信技術，提高網絡吞吐量，降低中斷概率，NC結合協作通信技術，提高編碼增益。在5G通信中，協作通信技術也受到關注。合作通信技術主要考慮3個問題。什么時候合作，和誰合作，怎么合作。最初的問題主要是協作的目的，解決傳輸速度的提高、通信蓋范圍的擴大等問題。第二個問題主要解決合作中的中繼選擇問題，如固定中繼或機會中繼。第三個問題是采用單一中繼協作、采用多中繼協作模型、物理層采用怎樣的協作協議、鏈接層MAC如何實現等協作模型、主要解決協議。這里主要介紹與本文研究內容相關的技術。中繼節點對接收到的源節點的信號進行解碼，以相同（或不同）編碼方式對信號進行再編碼，最后將編碼后的信號傳送到目的節點。對于AF，DF的優點是避免中繼節點的噪聲放大傳播，缺點是中繼節點的誤解碼導致誤編碼傳播，中繼節點的解碼運算復雜度大，產生了相應的傳輸延時。因此如果對中繼使用錯誤編碼傳輸協議，將導入編碼誤差，而如果使用錯誤放大傳輸協議，則噪聲將被錯誤放大。而如果來源節點與中繼節點之間的信道狀況高于中繼節點與目的節點之間的信道狀況，則系統將被視為使用錯誤解碼傳輸協議。因此無線通信業是一種大工業，它使人類生活必不可少的重要組成部分。在移動5G時代，無線通信業可以讓人類生活的方方面面都產生極大的變化。為了能夠有效的優化MAC協作模式，我們應當積極的利用商業化的手段，發揮出市場經濟的活力，從而激發相關技術的不斷進步。在未來的日子里，隨著科技水平和人們消費能力的不斷提高，通信網絡將會變得更加商業化。一些新型的私人企業也將會站起來，和國用公司的企業大亨們共同競爭通信市場。而市場化的發展趨勢也將會推動著通信產業向越來越適應用戶需要的方面發展，而通信網絡也在這種潮流的帶動下，也將會走向越來越商品化。商業化經營對一個消費者而言，既有利又有弊。但另一方面，運營商們的相互競爭也會導致通信收費不斷降低。而在另一方面，運營商們的相互競爭又會使得通信收費水平進一步的下降。而另外，由于通信事業過快的更新換代也可鞥會造成通信信息的巨大損失。這就需要我們，在通訊網絡越來越商品化的大趨勢下，國家必須要更加積極的對此類現象加以引導，防止惡性競爭的出現；而公司在發展壯大自己事業的過程中，也要建立職業道德，把消費者的利益立志放在第一地位；而消費者自身則更要睜大眼睛，明辨是非，努力避免自己遭到損失。

2.3 提供更多協作方式

MAC協作方式目前來看只有前文所講的三種，而這些技術實際上都有著一定的局限性。在5G時代到來之時，將會產生更多更復雜的MAC協作場景，也會對MAC協作技術提出更高的要求。因此，提供更多的協作方式也是MAC協作優化的一個重要內容。在5G時代到來之前，通信的功能一直是運營商們相互攀比的一個方面。在今天，很多通信都能夠達到無損。但是我們的通信不應囿于這兩種形式。在未來，通信的功能一定會變得更加多樣。現在很多運營商都在他說如何進行無延遲的視頻通話，人類也在不久的將來，也許還能夠利用虛擬成像技術被投影在萬里以外的地方，和親人好友們實現面對面的溝通。這種通信功能如果真的出現在了市面上，勢必帶來社會極大的震動，甚至帶來了新的哲學探討。但不管再怎么講，在未來，通信功能一定會變得越來越豐富多彩，而人類也將會有更多的選擇權。而隨著5G技術的進一步發展，一些人們的想象也將逐漸變為現實，帶來生活方式的巨變。

3 結束語

隨著信息時代的到來，通信的重要性也逐漸被人們所重視。通信工程也一躍成為關系國計民生的大事。我們可以利用許多技術來實現通信過程中的信號傳遞。這幾種技術各有優缺點，應通過研究分析，選擇最符合當地實際的通信技術。此外，通信工程在當今的大時代中還有一些新的發展趨勢，我們在選擇通信工程技術時應充分考慮到這些方面，努力順應時代發展的潮流，以更好地建設和發展通信工程事業。本文主要是對通信工程中的信號傳輸技術進行了簡要的介紹，并提出了幾個信號傳輸技術未來的發展趨勢，希望可以起到一定的啟發作用。