無線Mesh網(wǎng)絡路由協(xié)議的跨層設計與分析.pdf

1、隨著移動通信技術的不斷發(fā)展，通過無線方式獲得語音和數(shù)據(jù)業(yè)務，特別是高速Internet接入的需求日漸增多。由于鏈路衰減的原因，長距離通信所支持的數(shù)據(jù)速率是有限的，為了提供更大的帶寬，可以考慮使用多跳的無線中繼方式進行寬帶傳輸。用戶節(jié)點可以通過無線路由器多跳接入Internet，于是，無線多跳Mesh網(wǎng)絡(Wireless Mesh Network，WMN，無線網(wǎng)狀網(wǎng)或無線網(wǎng)格網(wǎng))應運而生。但是，由于無線Mesh網(wǎng)絡在拓撲結構、傳輸方式和

2、業(yè)務應用上的不同特性，傳統(tǒng)的用于有線網(wǎng)絡的分層協(xié)議設計方法已不能保證其服務質量(Quality of Service，QoS)。探索、開展基于物理層、MAC層、路由等協(xié)議層的無線Mesh網(wǎng)絡跨層設計方法以便在無線資源利用率和多媒體業(yè)務的QoS需求兩方面都能達到較好效果的研究迫在眉睫。跨層路由技術就是其中一個突出的方面。本文的主要工作便是對無線Mesh網(wǎng)絡的路由協(xié)議的跨層設計所采用的技術進行研究、分析和仿真。
　　 本文首先介紹了

3、無線Mesh網(wǎng)絡的基本概況，分析了現(xiàn)有無線Mesh網(wǎng)絡中的路由協(xié)議，詳細探討了無線Mesh網(wǎng)絡跨層路由設計的必要性和方法，并對業(yè)界現(xiàn)有的幾種路由協(xié)議跨層設計方案的優(yōu)缺點進行了比較。
　　 其次，論文針對現(xiàn)有的DSR路由協(xié)議沒有考慮最短路徑上的“擁塞中心區(qū)域”和傳輸?shù)墓叫詥栴}，提出了一種具有擁塞感知的跨層路由協(xié)議算法CASR。通過MAC層和網(wǎng)絡層之間的跨層設計，為網(wǎng)絡層提供可以感知網(wǎng)絡擁塞情況的兩個路徑質量信息:路徑的期望傳輸成

4、功率和路徑的剩余負載率，并聯(lián)合這兩種路徑質量信息生成路由決策函數(shù)，根據(jù)該路由決策函數(shù)來決策路由。O-CASR算法是對CASR的兩種路徑質量信息進行優(yōu)化的改進算法。通過仿真分析表明，在網(wǎng)絡層CASR和O-CASR根據(jù)路由決策函數(shù)進行路由選擇，充分利用了網(wǎng)絡的空閑節(jié)點以及選擇擁塞較少的路徑，使得數(shù)據(jù)流可以避開無線Mesh網(wǎng)絡中的“擁塞中心區(qū)域”，減少包的丟失，提高網(wǎng)絡的吞吐量，明顯地改善網(wǎng)絡延時，滿足了無線Mesh網(wǎng)絡的負載均衡的要求以及改

5、善了多業(yè)務流傳輸?shù)墓叫浴?br>　　 最后針對無線Mesh網(wǎng)絡傳輸多媒體業(yè)務要求網(wǎng)絡支持服務質量(QoS)的應用需求，提出了一個支持QoS的源路由協(xié)議算法QSSR，QSSR綜合考慮了路徑的延遲，鏈路信號的好壞，鏈路性能的穩(wěn)定性以及帶寬是否滿足應用等因素。支持QoS的多徑源路由協(xié)議算法MPQSSR是在QSSR的基礎上結合多路徑進行優(yōu)化后的改進算法。當網(wǎng)絡中無法找到一條路由滿足數(shù)據(jù)流帶寬需求時，就考察當前網(wǎng)絡多條路由的帶寬之和能否滿足數(shù)