NB网络中MAC层协作模式及其优化的研究

马 磊，王召明，刘知青，符利秀

（贵州电信网络运行维护事业部，贵州 贵阳 550025）

人此外，科学技术的不断发展，也决定了信号传输技术在利用通信工程实现交流的进程中，也在实现讯号的转移。信号的转移和传输，使人们能够顺畅交流。当前，中国的信息通信工程主要应用于长途干线网传送、局域网传播和无线传送这三项主要的技术手段。但上述这三项主要信息传递技术手段又各有特点，必须按照实际情况加以选用。的智能化、商品化和功能多样化的发展趋势。对通信工程中的信号传输技术的研究将有助于我国通信工程行业的进一步发展。

1 无线通信网中MAC层协作模式

传统的有线电视网也必须设置线路。但线路易被损坏。调试施工的量也较大。互联网内各个网络的移动问题等不可避免的自然问题。相反，由于无线网络拥有的各种自然优势，比如工作范围较广、连接方式灵活、容易故障排查等，因此只要移动装置在接入点的工作区域内就可以随意移动，而不受固定地点限制就有了自身的自然优势。如果当前时期信道是空闲的，则每个站点不能及时冲突信道，导致严重的信道资源浪费，并且有效的MAC层协议有效地利用无线信道资源应该能得到更高的吞吐量。MAC层协议在许多网络站点接入无线信道时起到帮助调节的作用，但是是否可以在同一网络中公平地向所有站点分配信道资源是评价MAC层协议的优秀条件之一。如果MAC层协议不能成功实现，则网络的一些站点不能长期竞争信道，MAC层协议是无线局域网技术的发展和研究的重点有效MAC协议对于提高无线网络性能具有非常重要的意义。同时，随着终端网络装置的快速发展，出现了在各种复杂环境下工作的网络装置，MAC层协议也需要适应其应用系统的要求。因此，MAC层协议的优化和软件设计也为下一代无线网络终端装置的实现奠定了坚实的基础。

1.1 MAC协议

MAC是适合于单频网络的MAC层协议，其用于解决隐藏/暴露终端。该协议采用RTS/CTS握持方式。其优点是：第一，成功解决了终端暴露/隐藏问题。第二，使用协议无线信道的利用率相对提高。虽然RTS和CTS帧之间仍然可能发生冲突，但是由于这两个帧长度非常短的特征，站点的冲突可以减少。此外，由于采用了常规的二进制指数退避算法，因此无法更好地保证网站接入信道的公平性的缺点在该协议中是不可避免的。第二，控制帧（RTS/CTS）中存在的冲突未完全解决。第三，缺乏数据链路层确认机制严重影响传输效率。无线LANMAC层协议中DCF机制的性能分析是网络领域研究的重点，IEEE802.11MAC层的信道接入的控制由DCF机制实现，DCF机制在CSMA/CA基础上实现。由于无线信道的半双工操作方案，无线信道只有等待从数据发送者发送的确认信息，才能知道发送是否成功，并且在发送期间不能获得任何载波信息。因此，为了提高信道利用率，避免再冲突，站点使用相关的退避等待装置，否则，在ACK接收失败的情况下，站点只能再发送。综上所述，退避机制与网络性能密切相关，有效的退避算法在提高信道的有效利用率和减少碰撞概率方面起着重要的作用，但研究开发设计的意义也不言而喻。

1.2 长线传输模式

NB网络即窄带网络，是无线通信网的一个重要分支。在这种我信号传输技术种类很多，其中以光纤作为传输介质的传输技术最为普遍。而MAC，则是介质访问控制的意思，它定义了数据帧怎样在介质上进行传输。在共用一个带宽的链路中，对所有连接介质的访问都是“先来先服务”的。所以物理寻址就在此处被定义，而逻辑拓扑（信号通过物理拓扑的路径）就在这里被界定。线路控制、错误提醒（不纠正）、帧的传送顺序，还有可选的流量控制等也在这一子层进行了。在5G时代，不同的介质需要进行高频率的通信协作，本文将对这些协作模式进行简单的介绍。长线协作技术，就是把信息转换成光信号，再通过光纤传到我们需要的地方。通过这种方式，可以大大提高信号的传输速度和准确性。另外，相对于传统的导体，光纤具有轻便耐用的特点，非常适合长途传输信号。我们国家地域辽阔，东西跨度、南北跨度都很大，要搭建起一条四通八达的光纤网络非常不易。另外，有限数量的光缆也可以传送有效数量的信号。要真正高效地实现远距离通信，我们必须建设一条覆盖面足够宽的长距离主干网。这一长距离干线网在中国目前已经基本形成，为中国今后的通信业发展打下了牢固的基石。使用这些长距离干线移动互联网，人们就能够十分安全地完成远距离的通信工作。但现在，有很多不法之徒可以利用互联网、手机等手段盗取个人信息甚至国家机密资源，那就是对人们的通信保密做得还不够。而使用长距离主干网，就能够对一些需要远距离传送信息的国家秘密资源实现更安全的信息传输，从而提高了信息的机密性。但这种信号传输技术也有一个非常突出的缺点，即成本高。为了真正建立起能够完整运行的长途干线信息传输网络。要架设大量电缆，安装大量通信设备。此外，这些工作也会花费很多时间。所以，建设长途干线网要花费大量人力、物力、财力，高成本也让一些有需要的地区望而却步。目前，我国为了让全国各地的人民都能享受到通信技术带来的便捷，不惜耗费大量的资源为偏远地区拉光纤，取得了令人瞩目的辉煌成就。

1.3 本地传输技术

本地主干网与长途主干网一样，它们都以光纤传输技术为基础。在MAC层写作的过程当中，本地传输技术也起到了重要的作用。它和长途传输的主要区别，就是长途主干网络更强调在长距离通信的高效和保密性，而本地主干网络更追求的是在本地传递信息的正确性。而本地主干网的主要使用对象一般是政府部门和学校、市教体局等教育机关，当然也有部分大公司采用。本地骨干网建立后，可形成高效、准确的局域网通信，更便于部门工作和教育机构教学。因此本地骨干网建设的使用，在当今中国可以说是十分普遍的。基本上在各个设有大量校园的大中城市都设置了本地骨干网，以适应校园的教学需要。虽然利用本地主干网比接入互联网更具有显著的优越性。但因特网上是鱼龙混杂的，个人电脑也很易被某些不法分子侵入而导致数据损失和泄漏。所以如果学校不能直接接入因特网，而是通过局域网进行通信和资源共享，则安全性将大大提高。与互联网相比，局域网的数据传输往往更高效、更准确，这也更有利于学校或其他机构进行数据交换。

1.4 无线协作技术

无线传输是应用最为广泛的一种通信信号传输技术。它在军事、政治、教育和生活的各个方面都得到了广泛的应用。在5G时代，万物互联，MAC层的协作主要采用了这类技术。无线协作技术具有效率高，成本低，便于部署等明确的优点，因此正在得到大力的发展。空间信息技术也是无线传送的主要科技基础。为建设能够遍及世界各地的通信网络，我们已经向太空中发射了通信卫星。手机电话等，都是首先将信息带到了宇宙中的卫星上，之后再传到了通信的另一方当事人面的。就和传统的传输技术一样，这也是一种覆盖范围非常广泛的全球性信息技术，而且与其应用价值一样，生产成本也非常低。正是由于这样，无限传输技术才获得了发达国家的大力支持。而二十一世纪也将是空间技术的世纪，谁能掌握划时代的空间技术，谁就能在激烈的竞争中立于不败之地。在使用空间信息技术实现无线传送之时，还需要进行对信息的严格保密，以免机密信息被不法分子所盗用。

2 如何进行无线通信网中MAC层协作模式优化

2.1 智能化信号传递

尽管通信过程的信号传输技术是多种多样的，但是当前的信号传输技术总体上是缺乏智能的。与通信网络的有害信息的判别能力还没有达到我们的使用要求，信息的可靠性也经常被怀疑。MAC层通过发射信道和逻辑信道分别与物理层和RLC层进行数据交互，并且当UE发送上行链路业务数据时，MAC层通过与RLC层相关联的处理发送到MAC。当UE接收到下行链路业务数据时，数据被物理层处理并发送到MAC层。在进行数据交互的情况下，MAC层负责逻辑通道与传输信道之间的映射。能够按照发送数据的信息类别来定义逻辑通道，而且还能够把逻辑通道分为控制信道和服务信道。控制平面的信息在控制信道上传送，而用户平面信息则在服务通道上传送，从而实现了传输通道与逻辑信道之间的交叉映射。在今后的一段时间里，信息传送系统将越来越智能。有可能开发一个信息中断管理系统，其智能地消除了通信网络中的广告、发动等不良信息，并使用户获得的信息有用。如果UE侧需要进行上行链路数据传输，则必须获取作为从网络侧提供的上行链路准予指示的ULGrant。在获得上行链路准予并向UE分配NPUSCH资源之后，业务数据被正常地上行链路传输。在终端未被分配上行传输资源，此时还需要传输数据的情况下，需要通过发送Msg3向网络侧通知资源分配在网络侧接收到随机接入前导码序列之后，在这种情况下，认为需要向终端发送数据，并且接入网络元件可以向终端进行资源调度。通常，在制作程序时，可以按照对应的流程结构图，以规定的逻辑关系进行编程工作。在制作大规模复杂的程序的情况下，在容易发生逻辑混乱的情况下，可以采用有限状态机的想法，将该大规模的程序分成有限的不同状态，根据不同的触发条件来描绘对应的状态迁移图，由此程序具有较强的逻辑性，不容易发生错误。通信网络还可以深入调查个人信息的来源，其智能分类信息的可靠性能满足不同群体的需要。同时，根据用户火的年龄阶段，可开发智能的沟通模型，以支持不同年龄阶段的使用者之间进行个人信息的传递。

2.2 优化方案商业化

传统通信网络中协作通信技术的应用可以获得多天线和多跳传输的性能增益，提高频谱效率，增加系统容量，扩大覆盖范围，成为近年通信领域研究的焦点。应用协作通信技术，提高光谱检测率，增加访问机会。在便携式通信中应用协作通信技术，提高网络吞吐量，降低中断概率，NC结合协作通信技术，提高编码增益。在5G通信中，协作通信技术也受到关注。合作通信技术主要考虑3个问题。什么时候合作，和谁合作，怎么合作。最初的问题主要是协作的目的，解决传输速度的提高、通信盖范围的扩大等问题。第二个问题主要解决合作中的中继选择问题，如固定中继或机会中继。第三个问题是采用单一中继协作、采用多中继协作模型、物理层采用怎样的协作协议、链接层MAC如何实现等协作模型、主要解决协议。这里主要介绍与本文研究内容相关的技术。中继节点对接收到的源节点的信号进行解码，以相同（或不同）编码方式对信号进行再编码，最后将编码后的信号传送到目的节点。对于AF，DF的优点是避免中继节点的噪声放大传播，缺点是中继节点的误解码导致误编码传播，中继节点的解码运算复杂度大，产生了相应的传输延时。因此如果对中继使用错误编码传输协议，将导入编码误差，而如果使用错误放大传输协议，则噪声将被错误放大。而如果来源节点与中继节点之间的信道状况高于中继节点与目的节点之间的信道状况，则系统将被视为使用错误解码传输协议。因此无线通信业是一种大工业，它使人类生活必不可少的重要组成部分。在移动5G时代，无线通信业可以让人类生活的方方面面都产生极大的变化。为了能够有效的优化MAC协作模式，我们应当积极的利用商业化的手段，发挥出市场经济的活力，从而激发相关技术的不断进步。在未来的日子里，随着科技水平和人们消费能力的不断提高，通信网络将会变得更加商业化。一些新型的私人企业也将会站起来，和国用公司的企业大亨们共同竞争通信市场。而市场化的发展趋势也将会推动着通信产业向越来越适应用户需要的方面发展，而通信网络也在这种潮流的带动下，也将会走向越来越商品化。商业化经营对一个消费者而言，既有利又有弊。但另一方面，运营商们的相互竞争也会导致通信收费不断降低。而在另一方面，运营商们的相互竞争又会使得通信收费水平进一步的下降。而另外，由于通信事业过快的更新换代也可鞥会造成通信信息的巨大损失。这就需要我们，在通讯网络越来越商品化的大趋势下，国家必须要更加积极的对此类现象加以引导，防止恶性竞争的出现；而公司在发展壮大自己事业的过程中，也要建立职业道德，把消费者的利益立志放在第一地位；而消费者自身则更要睁大眼睛，明辨是非，努力避免自己遭到损失。

2.3 提供更多协作方式

MAC协作方式目前来看只有前文所讲的三种，而这些技术实际上都有着一定的局限性。在5G时代到来之时，将会产生更多更复杂的MAC协作场景，也会对MAC协作技术提出更高的要求。因此，提供更多的协作方式也是MAC协作优化的一个重要内容。在5G时代到来之前，通信的功能一直是运营商们相互攀比的一个方面。在今天，很多通信都能够达到无损。但是我们的通信不应囿于这两种形式。在未来，通信的功能一定会变得更加多样。现在很多运营商都在他说如何进行无延迟的视频通话，人类也在不久的将来，也许还能够利用虚拟成像技术被投影在万里以外的地方，和亲人好友们实现面对面的沟通。这种通信功能如果真的出现在了市面上，势必带来社会极大的震动，甚至带来了新的哲学探讨。但不管再怎么讲，在未来，通信功能一定会变得越来越丰富多彩，而人类也将会有更多的选择权。而随着5G技术的进一步发展，一些人们的想象也将逐渐变为现实，带来生活方式的巨变。

3 结束语

随着信息时代的到来，通信的重要性也逐渐被人们所重视。通信工程也一跃成为关系国计民生的大事。我们可以利用许多技术来实现通信过程中的信号传递。这几种技术各有优缺点，应通过研究分析，选择最符合当地实际的通信技术。此外，通信工程在当今的大时代中还有一些新的发展趋势，我们在选择通信工程技术时应充分考虑到这些方面，努力顺应时代发展的潮流，以更好地建设和发展通信工程事业。本文主要是对通信工程中的信号传输技术进行了简要的介绍，并提出了几个信号传输技术未来的发展趋势，希望可以起到一定的启发作用。