基于跨層設(shè)計(jì)的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)MAC接入機(jī)制與路由算法的研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)（Wireless Mesh Network，WMN）逐漸成為學(xué)者的研究熱點(diǎn)，是下一代無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。MAC層信道接入技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)層路由技術(shù)作為無線 Mesh網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，決定著網(wǎng)絡(luò)的整體性能。本文針對(duì)扁平無線Mesh網(wǎng)絡(luò)MAC層與網(wǎng)絡(luò)層的跨層設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，MAC層的信道接入機(jī)制采用TDMA的接入方式，通過利用網(wǎng)絡(luò)層路由的相關(guān)信息來提高信道利用率和降低端到端時(shí)延；網(wǎng)路層的路由算法利用MAC

2、層的相關(guān)信息來提升路由發(fā)現(xiàn)效率和降低路由的開銷，具體工作如下：
　　現(xiàn)有的預(yù)留型TDMA動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配算法大多與路由算法分開設(shè)計(jì)。在進(jìn)行時(shí)隙分配時(shí)未考慮節(jié)點(diǎn)的實(shí)際負(fù)載情況，負(fù)載重的節(jié)點(diǎn)與負(fù)載輕的節(jié)點(diǎn)分配到的時(shí)隙數(shù)目基本相等，導(dǎo)致信道利用率下降。此外，在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)數(shù)據(jù)流路徑上節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙順序與節(jié)點(diǎn)位置順序不一致導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)端到端時(shí)延急劇增加。針對(duì)上述問題，本文改進(jìn)了傳統(tǒng)經(jīng)典的預(yù)留型P-TDMA算法，改進(jìn)后的算法（LLD-TDMA）在時(shí)隙申請(qǐng)

3、和分配過程加入了節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息，使負(fù)載重的節(jié)點(diǎn)分配到的時(shí)隙相對(duì)較多，提高時(shí)隙的利用率；在數(shù)據(jù)傳輸階段通過時(shí)隙選擇算法調(diào)整數(shù)據(jù)流路徑上節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)隙順序保證其與節(jié)點(diǎn)的位置順序一致，降低了數(shù)據(jù)流端到端的時(shí)延。仿真結(jié)果表明改進(jìn)后的算法相對(duì)于原始的P-TDMA算法網(wǎng)絡(luò)吞吐量提升22.18％、節(jié)點(diǎn)平均時(shí)隙利用率提升了12.86%、網(wǎng)絡(luò)端到端延時(shí)降低23.90%。
　　其次，本文在分析了傳統(tǒng)按需路由算法存在“廣播風(fēng)暴”、頻繁進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)問

4、題及跨層設(shè)計(jì)對(duì)其性能改進(jìn)可行性的基礎(chǔ)上，基于跨層設(shè)計(jì)的思想改進(jìn)了經(jīng)典的AODV路由算法。改進(jìn)后的算法（CLC-AODV）不再采用通過周期發(fā)送HELLO消息報(bào)文進(jìn)行路由維護(hù)的機(jī)制，而是通過跨層利用第三章改進(jìn)的 MAC層算法（LLD-TDMA）中RTS和RSP分組的周期交互，獲取節(jié)點(diǎn)的兩跳范圍內(nèi)的拓?fù)潢P(guān)系，建立局部先應(yīng)式路由，并通過局部先應(yīng)式路由實(shí)現(xiàn)高效反應(yīng)式路由和快速修復(fù)機(jī)制，提高了路由發(fā)現(xiàn)效率和降低了路由開銷。仿真結(jié)果表明CLC-AOD