無線Mesh網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中多網(wǎng)關(guān)路由和切換機制的研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，能夠提供移動Internet接入的無線網(wǎng)絡(luò)正逐步改變著人們的日常生活。目前得到廣泛應用的無線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network，WLAN)是一種單跳的無線接入網(wǎng)，無線終端均需要通過訪問點(Access Point，AP)接入有線網(wǎng)絡(luò)。由于單跳無線的傳輸距離有限，這就限制了WLAN的覆蓋范圍。同時，由于AP需要直接與有線網(wǎng)絡(luò)相連，導致WLAN對有線網(wǎng)絡(luò)有著嚴重的依賴性，部署成本較高。為了

2、擴大無線接入網(wǎng)的覆蓋范圍、降低部署成本，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)(Wireless Mesh Network)應運而生。 無線Mesh網(wǎng)絡(luò)使用多跳連接的方式為寬帶網(wǎng)絡(luò)接入提供了一種新的選擇，作為一種對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲的的革命性技術(shù)創(chuàng)新，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)不但降低了網(wǎng)絡(luò)的部署成本，還大大拓展了無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，并減少了對有線網(wǎng)絡(luò)的依賴，同時還能提供很高的網(wǎng)絡(luò)帶寬。但是目前的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)還處于研究階段，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和技術(shù)無法滿足高性能寬帶

3、網(wǎng)絡(luò)的要求。我們還需要針對無線Mesh網(wǎng)絡(luò)自身的特點，對現(xiàn)有協(xié)議和技術(shù)進行改造，使得無線Mesh網(wǎng)絡(luò)所蘊含的帶寬資源得以充分的挖掘。 本文針對無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的特性，提出了適用于多網(wǎng)關(guān)環(huán)境的多網(wǎng)關(guān)多路徑路由協(xié)議。該協(xié)議利用無線Mesh網(wǎng)絡(luò)非集中式的拓撲結(jié)構(gòu)，以及存在冗余網(wǎng)關(guān)的優(yōu)勢，將終端與多個網(wǎng)關(guān)建立映射，以數(shù)據(jù)流為單位進行網(wǎng)關(guān)和路徑選擇；同時，又以數(shù)據(jù)包為單位，進一步實現(xiàn)了包的多路徑傳輸，不但提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟⑿卸龋瑴p小了傳輸

4、延遲，還充分利用了網(wǎng)絡(luò)資源，提高了網(wǎng)絡(luò)效率。 在多網(wǎng)關(guān)多路徑路由協(xié)議的基礎(chǔ)上，本文對傳統(tǒng)的終端切換策略作出了改進，將無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中的終端切換劃分為網(wǎng)內(nèi)切換和網(wǎng)間切換兩個級別，分別采用不同的切換策略進行切換處理。網(wǎng)內(nèi)切換的切換延遲和網(wǎng)絡(luò)開銷小，優(yōu)先級較高；在無法進行網(wǎng)內(nèi)切換的情況下，才觸發(fā)網(wǎng)間切換，網(wǎng)間切換的開銷較大，但仍能保證大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)應用不被中斷。采用網(wǎng)內(nèi)切換和網(wǎng)間切換相結(jié)合的終端切換策略，不但降低了平均切換延遲，還降低了

5、平均網(wǎng)絡(luò)開銷。 由于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)沒有專門的網(wǎng)絡(luò)管理機制，而無線網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)變化也很難控制。當網(wǎng)絡(luò)拓撲改變時，傳統(tǒng)方式是通過鏈路感知和路由更新被動的進行調(diào)節(jié)，其反應速度緩慢，會使當前正在傳輸?shù)牡臄?shù)據(jù)流被迫中斷。為了增強無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的魯棒性，本文提出針對網(wǎng)絡(luò)拓撲變化的網(wǎng)絡(luò)主動調(diào)整機制。在某些情況下，當網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生可預知的改變時，為了盡可能的保證用戶當前正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流不被中斷，Mesh網(wǎng)關(guān)和Mesh節(jié)點會按照一定的主動調(diào)整

6、機制提前進行相應的調(diào)節(jié)，使得在拓撲改變時，網(wǎng)絡(luò)依然能夠不受影響的繼續(xù)運行。 本文對所提出的多網(wǎng)關(guān)多路徑路由協(xié)議、終端切換策略和網(wǎng)絡(luò)主動調(diào)整機制進行了大量的仿真實驗。驗證了無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，采用針對Mesh特性設(shè)計的協(xié)議，無論在性能還是效率上都遠好于使用傳統(tǒng)協(xié)議；同時也驗證了無線Mesh網(wǎng)絡(luò)相對WLAN的成本優(yōu)勢、性能優(yōu)勢和穩(wěn)定性優(yōu)勢。 本文在現(xiàn)有對無線Mesh網(wǎng)絡(luò)研究的基礎(chǔ)上，合理利用網(wǎng)絡(luò)特性，提出了高性能的路由協(xié)議、