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

1、隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，能夠提供移動(dòng)Internet接入的無(wú)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(yīng)用的無(wú)線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network，WLAN)是一種單跳的無(wú)線接入網(wǎng)，無(wú)線終端均需要通過(guò)訪問(wèn)點(diǎn)(Access Point，AP)接入有線網(wǎng)絡(luò)。由于單跳無(wú)線的傳輸距離有限，這就限制了WLAN的覆蓋范圍。同時(shí)，由于AP需要直接與有線網(wǎng)絡(luò)相連，導(dǎo)致WLAN對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)有著嚴(yán)重的依賴性，部署成本較高。為了

2、擴(kuò)大無(wú)線接入網(wǎng)的覆蓋范圍、降低部署成本，無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)(Wireless Mesh Network)應(yīng)運(yùn)而生。 無(wú)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(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞牡母锩约夹g(shù)創(chuàng)新，無(wú)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，并減少了對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)的依賴，同時(shí)還能提供很高的網(wǎng)絡(luò)帶寬。但是目前的無(wú)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(wú)法滿足高性能寬帶

3、網(wǎng)絡(luò)的要求。我們還需要針對(duì)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)自身的特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有協(xié)議和技術(shù)進(jìn)行改造，使得無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)所蘊(yùn)含的帶寬資源得以充分的挖掘。 本文針對(duì)無(wú)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(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)非集中式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及存在冗余網(wǎng)關(guān)的優(yōu)勢(shì)，將終端與多個(gè)網(wǎng)關(guān)建立映射，以數(shù)據(jù)流為單位進(jìn)行網(wǎng)關(guān)和路徑選擇；同時(shí)，又以數(shù)據(jù)包為單位，進(jìn)一步實(shí)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?，減小了傳輸

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(duì)傳統(tǒng)的終端切換策略作出了改進(jìn)，將無(wú)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(gè)級(jí)別，分別采用不同的切換策略進(jìn)行切換處理。網(wǎng)內(nèi)切換的切換延遲和網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷小，優(yōu)先級(jí)較高；在無(wú)法進(jìn)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(kāi)銷較大，但仍能保證大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)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(kāi)銷。 由于無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有專門的網(wǎng)絡(luò)管理機(jī)制，而無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化也很難控制。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖儠r(shí)，傳統(tǒng)方式是通過(guò)鏈路感知和路由更新被動(dòng)的進(jìn)行調(diào)節(jié)，其反應(yīng)速度緩慢，會(huì)使當(dāng)前正在傳輸?shù)牡臄?shù)據(jù)流被迫中斷。為了增強(qiáng)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的魯棒性，本文提出針對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓木W(wǎng)絡(luò)主動(dòng)調(diào)整機(jī)制。在某些情況下，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生可預(yù)知的改變時(shí)，為了盡可能的保證用戶當(dāng)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(diǎn)會(huì)按照一定的主動(dòng)調(diào)整

6、機(jī)制提前進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，使得在拓?fù)涓淖儠r(shí)，網(wǎng)絡(luò)依然能夠不受影響的繼續(xù)運(yùn)行。 本文對(duì)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(dòng)調(diào)整機(jī)制進(jìn)行了大量的仿真實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證了無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，采用針對(duì)Mesh特性設(shè)計(jì)的協(xié)議，無(wú)論在性能還是效率上都遠(yuǎn)好于使用傳統(tǒng)協(xié)議；同時(shí)也驗(yàn)證了無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)相對(duì)WLAN的成本優(yōu)勢(shì)、性能優(yōu)勢(shì)和穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)。 本文在現(xiàn)有對(duì)無(wú)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、