Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)擁塞檢測與控制的研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展和便攜設(shè)備的不斷普及，人們對于低成本、易用的無線網(wǎng)絡(luò)需求日益增長。而 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)以其優(yōu)越的自組織特性被認為是最理想的未來移動網(wǎng)絡(luò)候選構(gòu)架之一。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種由若干無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備臨時組成的、不需要固定通信設(shè)施支持的無中心網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點既是通信終端，又可作為路由器，為其它節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以自行組織成網(wǎng)，實現(xiàn)分布式管理。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)在野外作戰(zhàn)、搶險救災(zāi)、臨時會議、無線家庭網(wǎng)絡(luò)等軍用

2、和民用通信領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的研究熱點主要包括：路由協(xié)議、MAC協(xié)議、擁塞控制、跨層設(shè)計、安全性、QoS保證技術(shù)、功率控制與管理、傳輸層協(xié)議等。
　　擁塞問題是制約Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)性能的一個重要因素。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點既有收發(fā)任務(wù)，還要為其他節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。有些節(jié)點會成為多個數(shù)據(jù)流的交匯點，因此有很多數(shù)據(jù)包需要此點排隊處理。但如果這種情況持續(xù)發(fā)生，當緩存耗盡節(jié)點就會丟棄數(shù)據(jù)包，在這些節(jié)點上極可能產(chǎn)生擁塞的情況。

3、擁塞會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)性能的惡化，造成網(wǎng)絡(luò)的吞吐量降低、丟包率增大、時延增大和開銷增加等等。本文針對 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的擁塞問題，在充分分析和論證各種用于解決擁塞問題的方法基礎(chǔ)上，對以下幾個方面進行了深入研究：
　　第一，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的擁塞檢測方法。針對Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)擁塞的特點，本文提出了一種基于擁塞趨勢度的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)擁塞檢測方法。擁塞趨勢度將緩存隊列長度和MAC層輸入、輸出速率相結(jié)合，表示了節(jié)點緩存到達滿載的速率。該

4、方法不僅可以測量節(jié)點擁塞程度，還可以反映節(jié)點擁塞的變化趨勢。為進一步采取適當?shù)膿砣徑獯胧?，解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問題提供了準確可靠的信息。
　　第二，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)擁塞緩解路由協(xié)議。針對傳統(tǒng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議通常以跳數(shù)最少作為路由查找的標準，往往忽略了網(wǎng)絡(luò)擁塞對 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)性能的影響，本文提出了一種基于節(jié)點傳輸勢能的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)擁塞緩解路由協(xié)議AH-RBP（Ad Hoc Routing Based on Potentia

5、l）。AH-RBP協(xié)議是一種多路徑的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過對節(jié)點擁塞情況的檢測，給網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點賦予適當?shù)膫鬏攧菽?，根?jù)節(jié)點的傳輸勢能使數(shù)據(jù)包沿著擁塞程度較低且路徑較短的路由來傳輸，這樣可以使路由繞過擁塞節(jié)點，緩解擁塞對網(wǎng)絡(luò)性能的影響，提高Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)吞吐量、降低丟包率。
　　第三，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)速率自適應(yīng)MAC協(xié)議。速率自適應(yīng)MAC協(xié)議可以提高信道利用率。但當擁塞發(fā)生時，在信道質(zhì)量較好的鏈路上以較高速率發(fā)送大量數(shù)據(jù)，會使擁

6、塞進一步惡化。因此，本文提出一種基于擁塞檢測的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)速率自適應(yīng)MAC協(xié)議ARCD（Auto Rate based on Congestion Detection）。ARCD協(xié)議根據(jù)信道質(zhì)量選擇適當?shù)膫鬏斔俾剩⒏鶕?jù)節(jié)點的擁塞情況和信道質(zhì)量來選擇一次接入信道后連續(xù)發(fā)包的數(shù)量。ARCD協(xié)議可以在信道質(zhì)量好，節(jié)點擁塞程度較低的時候以較高速率連續(xù)傳輸較多的數(shù)據(jù)包；在信道質(zhì)量不好，節(jié)點擁塞程度較高時，以較低速率發(fā)送較少的數(shù)據(jù)包。ARCD