無線Mesh網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)的研究與實現(xiàn).pdf

1、無線Mesh網(wǎng)(WMN)是先進的無線組網(wǎng)技術(shù)之一，在無線骨干網(wǎng)和移動自組織網(wǎng)領(lǐng)域都具有非常廣闊的應(yīng)用前景。WMN中不存在任何中心節(jié)點，所有設(shè)備能夠自組織自配置地完成無線網(wǎng)絡(luò)的建立和維護。然而，絕大多數(shù)現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)標準都只能實現(xiàn)單跳WMN或者中心化的多跳WMN，主要是因為傳統(tǒng)的無線MAC層協(xié)議不具備分布式多跳功能。近年來，IEEE標準組和WiMedia聯(lián)盟陸續(xù)出臺了專門針對Mesh網(wǎng)開發(fā)的協(xié)議標準，重點都圍繞著分布式多跳MAC層的設(shè)計。

2、在不斷深入的WMN系統(tǒng)架構(gòu)研究中，MAC層信標協(xié)議得到了前所未有的關(guān)注和發(fā)展，因為周期性的信標調(diào)度能夠從靈活性、可擴展性、Qos等多方面提高分布式多跳Mesh網(wǎng)的性能。
　　主要工作有以下幾個方面:
　　(1)概述了無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的分類、基本特征和應(yīng)用場景。介紹了WMN的協(xié)議棧架構(gòu)及各層技術(shù)特點，分析了傳統(tǒng)MAC層協(xié)議不適用于多跳無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的原因并介紹了多跳MAC層的基本實現(xiàn)原理。
　　(2)研究了兩種典型的W

3、MN系統(tǒng)架構(gòu):PMP和MP-MP，分別對應(yīng)著中心化的單跳WMN和分布式多跳WMN。比較分析不同信標調(diào)度機制的優(yōu)劣，實現(xiàn)了對等專用信標期方式下的分布式多跳WMN系統(tǒng)架構(gòu)。搭建了目標網(wǎng)絡(luò)的軟仿真平臺，包括設(shè)備的隨機漫步移動模型和多徑衰落信道傳輸模型。實現(xiàn)了靈活獨立的信標調(diào)度機制，包括BP建立、信標丟失及碰撞、BP收縮三個功能，同時利用信標交互完成了全網(wǎng)的時間同步。
　　(3)研究了信標調(diào)度機制的具體實現(xiàn)流程，并在實際仿真基礎(chǔ)上得到了特

4、定網(wǎng)絡(luò)規(guī)模下的基本信標參數(shù)的優(yōu)化選擇。通過仿真BP建立過程，觀察設(shè)備接入概率和BP平均長度變化，分析了BP最大長度和擴展時隙窗口的作用機制及相互制約關(guān)系。在不同擴展時隙窗口下，統(tǒng)計出了BP收縮過程的BP長度和碰撞收斂時間的累積概率分布，仿真結(jié)果表明，在目標網(wǎng)絡(luò)中，長度為2的擴展時隙窗口能更好的在有限BP長度下，實現(xiàn)BP碰撞解決過程的快速收斂。聯(lián)合仿真BP收縮和時隙沖突解決功能，對比不同信標丟失機制下的BP收縮碰撞發(fā)生概率及無碰撞收斂時間

5、的概率累積分布，得到信標最大丟失參數(shù)的折衷取值。
　　(4)研究了目標WMN架構(gòu)中的多跳同步實現(xiàn)機制，依次仿真了固定場景和移動場景下的網(wǎng)絡(luò)同步性能。運用特殊的六邊形拓撲進行極端情形下的多跳網(wǎng)絡(luò)同步仿真，驗證了網(wǎng)絡(luò)最大傳播時延對同步參數(shù)的影響。在陰影衰落信道中仿真了不同BPST調(diào)整間隔下的網(wǎng)絡(luò)同步性能，并依據(jù)同等效果下，保護時間越小越好的原則，得到了目標場景下的BPST調(diào)整間隔參考取值。研究分析了多徑衰落效應(yīng)對同步過程的影響，不同移