基于無線Mesh的跨層設(shè)計(jì)研究.pdf

1、無線網(wǎng)狀網(wǎng)(Mesh)是由Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來的相對(duì)靜態(tài)的無線網(wǎng)絡(luò)，是Internet的無線版本。無線網(wǎng)狀網(wǎng)具有自組織、自配置和自愈性的特點(diǎn)，能夠自動(dòng)地將各個(gè)節(jié)點(diǎn)組織起來建立一個(gè)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)并維持網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的連通性，是一種多跳的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也是一種高容量、高速率、低功耗、低成本的分布式網(wǎng)絡(luò)。
　　 由于無線mesh網(wǎng)絡(luò)(WMN)在拓?fù)?、傳輸和業(yè)務(wù)上的種種特性，傳統(tǒng)的用于有線網(wǎng)絡(luò)的分層協(xié)議設(shè)計(jì)已不能保證其服務(wù)質(zhì)量(Qo

2、S)，探索基于物理層、MAC層、路由等協(xié)議層的WMN跨層設(shè)計(jì)方法的目標(biāo)是在無線資源利用率和多媒體業(yè)務(wù)的QoS需求兩方面達(dá)到較好的平衡。
　　 本文核心內(nèi)容主要基于IEEE802.11的MAC協(xié)議對(duì)無線mesh網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行跨層分析，重點(diǎn)研究路由協(xié)議的跨層設(shè)計(jì)，主要包括以下幾個(gè)方面。
　　 ①首先詳細(xì)介紹了無線mesh網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，然后描述了跨層設(shè)計(jì)的內(nèi)容和相關(guān)原理，并對(duì)幾種典型的跨層設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。
　　 ②重點(diǎn)研究按需距

3、離向量路由協(xié)議(AODV)的原理，分析協(xié)議本身存在的問題以及相關(guān)改進(jìn)跨層協(xié)議中存在的不足，提出一種基于跨層設(shè)計(jì)的改進(jìn)算法。
　　 ⑨針對(duì)在mesh網(wǎng)絡(luò)中大部分節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性較低的情況，提出的一種基于信道質(zhì)量和鏈路質(zhì)量加權(quán)的跨層路由算法。該算法以節(jié)點(diǎn)平均分組時(shí)延、BER(誤比特率)、跳數(shù)三因素作為加權(quán)系數(shù)，通過在路由發(fā)現(xiàn)過程中累計(jì)權(quán)值大小作為代價(jià)函數(shù)，選擇代價(jià)值較小的路徑為優(yōu)選路徑。在路由維護(hù)過程中，提出一種基于MAC層數(shù)據(jù)幀重傳機(jī)制

4、的負(fù)載均衡策略，動(dòng)態(tài)反映節(jié)點(diǎn)繁忙度，減少數(shù)據(jù)包在繁忙節(jié)點(diǎn)的碰撞，使信道資源的分配合理化，并以此機(jī)制代替路由維護(hù)過程的hello消息機(jī)制，節(jié)省協(xié)議開銷，優(yōu)化路由性能。為驗(yàn)證改進(jìn)算法，本文對(duì)無線mesh網(wǎng)絡(luò)中普遍應(yīng)用的AODV路由協(xié)議以及改進(jìn)后的路由協(xié)議進(jìn)行了仿真建模，并對(duì)這兩個(gè)算法的系統(tǒng)吞吐量、平均端到端時(shí)延，分組傳遞率等方面分別進(jìn)行了比較分析。仿真結(jié)果表明改進(jìn)算法對(duì)無線mesh網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)吞吐量和降低系統(tǒng)時(shí)延等有明顯的效果，為提高無線me