无线Mesh网络基于跨层原则的中继传输模式研究

摘要

无线Mesh网络(Wireless Mesh Network)简称WMN，是一种通过无线链路连接路由器和终端设备的无线多跳网络，具有自组织、自愈合，高速率、易组网等特点。本文主要研究适用于无线Mesh网络的基于跨层思想的多跳中继路由算法。
　　 本文介绍了无线Mesh网络的相关技术，对IEEE802.11异常传输问题做出了深入分析，通过数学模型的分析，理论验证了在无线Mesh网络中只要有一个节点使用较低的发送速率，那么其他高速率的节点吞吐率都会显著下降，从而导致整个网络的吞吐性能下降。并且通过仿真实验，验证了多跳中继传输方案可以解决IEEE802.11异常传输问题，提高网络的整体吞吐性能。本文还对无线Mesh网络的跨层设计原则做出深入研究，为进一步设计基于跨层原则的无线Mesh网络中继路由算法提供一定的依据。
　　 为了解决IEEE802.11异常传输问题，本文设计了一种在计算路由时充分考虑媒体接入控制(MAC)层性能的路由协议，选取AODV路由协议作为参考标准，结合无线Mesh网络的动态性及其对路由的影响对AODV进行扩展改进，提出了公平中继路由算法FR_AODV，并且在文章中进行了相应的数学理论分析和详细的算法流程设计。该路由协议的基本原则是：通过MAC层计算出当前节点的冲突概率和当前节点的有效带宽参数，在网络层，发射节点通过采集它经过的每个节点的冲突概率和有效带宽来选择中继节点，被选择的中继节点含有最小的冲突概率以及最大的有效带宽，从而实现数据的多跳中继传输。
　　 为了评估FR_AODV路由协议的性能，本文利用NS2仿真平台，设计了两种仿真模型，将标准AODV路由协议和改进后的公平中继路由协议FR_AODV进行了对比。仿真结果表明，公平中继路由协议FR_AODV能够选择中继节点来实现多跳快速路径，在很大程度上提高网络的吞吐性能以及接入公平性。