無線傳輸的特性與傳輸模型

WMN 中裝置間的連結關係可以 Connectivity Graph 表示。Connectivity Graph 中 的節點為 WMN 中的無線裝置。若節點在彼此的傳輸半徑內，則在 Connectivity Graph 中代表此兩裝置的節點間有邊(Edge)相連。當兩節點在 Connectivity Graph

中存在邊且使用相同頻道，則此連結能夠通訊。

影響通訊的另一個因素為干擾半徑。當接收端收到某個信號干擾源的信號強 度 P_r(d)大於或等於某個干擾信號強度門檻值時，則此信號視為有效干擾。Protocol Model 中干擾半徑的定義為使干擾信號強度 Pr(d)剛好等於干擾門檻值時的距離 值 d。假設兩條連結(i₁, j₁)與(i₂, j₂)，當節點 i₁或 j₁在 i₂或 j₂的干擾半徑內，且這 兩條連結又使用相同頻道通訊時，則連結(i1, j1)與連結(i2, j2)將被視為會互相干擾 而不能同時通訊。

1

2

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5

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圖 2.4 傳輸半徑與干擾半徑對通訊影響範例

圖 2.4 說明傳輸半徑與干擾半徑對通訊的影響。我們假設圖中傳輸半徑為 3 個單位，所有節點均使用相同頻道。因為節點 2 與節點 3 均落在節點 1 的傳輸半 徑內，所以節點 1 與節點 2 之間和節點 1 與節點 3 之間都存在連結，在圖中以實 線表示。我們假設干擾半徑亦為 3 個單位。因為節點 2 在節點 4 的干擾半徑內，

故連結(1,2)與連結(4,6) 被視為會互相干擾。對應到實際狀況就是當節點 1 傳送 資料給節點 2 時，如節點 4 也同時傳送資料給節點 6，則節點 2 會被節點 4 傳送 給節點 6 的訊號所干擾而無法正確接收到節點 1 傳送的資料。節點 4 接收節點 6 的信號時，也同樣會受到節點 2 傳送給節點 1 的信號所干擾。

在 Protocol Model 中，干擾關係是離散且二元的；兩連結間不是完全會干擾，

就是完全不會。此種連結間的干擾關係可以 Conflict Graph (CG) 來表示[13]。

Conflict Graph 中的每個節點對應到一個存在的連結，即 Connectivity Graph 中的

一個邊。任何兩條連結如會互相干擾，則在 Connectivity Graph 中代表此兩連結 的節點間存在邊。

A B C D E

圖 2.5 Connectivity Graph

A-B

B-C

C-D

D-E

圖 2.6 Conflict Graph

圖 2-5 為裝置 A、B、C、D 所形成的 Connectivity Graph，實線為已存在的 連結，虛線為節點 C 的干擾半徑。假設干擾半徑與傳輸半徑相同，則圖 2-6 顯示 對應圖 2-5 的 Conflict Graph。以連結(A, B)與連結(C, D)為例。因為節點 B, C 在 彼此的干擾半徑內，所以在圖 2.6 中節點 A-B 與 C-D 間存在邊。

互相干擾的兩條連結彼此間可能會產生傳輸碰撞或競爭傳輸介面，也可能使 得接收端接收信號的品質下降而導致資料解碼失敗。這些因素均會使得產出量下 降。因此在頻道配置時，Conflict Graph 中相鄰的兩節點必須儘量避免使用相同 的頻道。Protocol Model 中保證無干擾(Interference-Free)的頻道配置問題可視為在 Conflict Graph 中的節點著色問題 (Node Coloring Problem)。點著色問題要求相鄰 的兩節點不能著相同的顏色，即保證了會互相干擾的兩連結會被配置不同的頻 道。

假設圖 2.5 中每個節點的通訊半徑不變，但干擾半徑增加為原來的兩倍。此 時 Conflict Graph 中的節點集合不變，但因為干擾半徑增加，所以原本不會互相

干擾的連結可能會形成干擾關係（如圖 2.7 中連結 AB 與連結 DE）。因此，Conflict

的網路介面個數為 2 個，則每個連結實際使用頻道的結果如圖 2.9 所示。

1

2

3

4

Ch1 Ch1 5

Ch2

Ch2

Ch3

Ch4

圖 2.9 節點著色問題解決頻道分配結果

因為每個節點的網路介面個數為 2 個，因此節點 3 在使用頻道 1 與頻道 2 後，已沒有多餘的網路介面能夠使用頻道 3。節點 4 同樣沒有多餘的網路介面配 置頻道 4。此時連結(3, 5)與連結(4, 5)會因為未配置使用頻道而實際不存在。

過去有些學者提出的作法，遇到此狀況時不要求一定要滿足節點著色限制，

而改為要求所有連結在滿足網路介面數量的限制下均能夠配置使用頻道。此時會 互相干擾的連結也會因網路介面數量的限制而被迫使用相同的頻道，使得連結運 作時會產生干擾。

在 Physical Model 中，節點所受到的干擾程度是連續變化的值，且須考慮所 有同時使用此頻道節點的傳輸影響。對其中任一干擾源而言，節點所接收到來自 此干擾源的干擾程度隨著兩者之間的距離改變，且不受干擾半徑的限制。圖 2.4 中，當節點 1 傳送資料給節點 2 時，網路中所有其它節點的傳輸均會對節點 2 的接收造成干擾。節點 1 從其中任一干擾源所接收到的干擾強度會隨著兩者間的 距離增大而減小。如節點 4 對節點 2 的干擾程度就大於節點 6 對節點 2 的干擾程 度。

在Physical Model中，節點所接收到的資料訊號強度及來自於其他節點的干 擾信號強度都會影響通訊是否成功。節點所接收到的資料信號強度及來自於某一 干擾源的干擾信號強度值皆可由式(2.1)求出。訊號干擾比(Signal-to-Noise Ratio;

SNR) 的定義為訊號強度與干擾強度的比值，單位為dB，可由式(2.3)求得。

a

SNR_threshold，其中SNR_ij為j收到i的訊號干擾比[10]。

有學者建議[17]在可在 Conflict Graph 中的邊上標權重，以呈現 Physical 同時使用此頻道節點的傳輸影響，故此時 Conflict Graph 成為完全圖形 (Complete Graph)。