中高速传感网络协议公平性和吞吐量研究

摘要

随着传感器网络技术的不断发展，中高速传感器网络作为一种新兴传感网络应运而生。中高速传感器网络是指在中高传输速率下的，具有带宽要求、公平性要求和实时要求的传感器网络，包括工业实时控制的传感器网络和无线多媒体传感器网络等新型传感器网络。中高速传感网络作为一种新兴的无线传感网络，是对目前传统传感器网络技术的突破的发展，中高速传感网络和传统传感网络的区别存在于多方面，如吞吐量、实时性要求、公平性要求、计算复杂度、功耗要求等方面，但最本质的区别在于对吞吐量的不同要求。高吞吐量保障是中高速传感网络应用的基础与前提，确保多用户公平的获取平等的网络吞吐量资源是中高速传感网络实践应用的客观要求。所以，本文针对中高速传感器网络协议公平性和吞吐量展开研究。
　　 目前传感网的公平性研究主要集中在退避算法上。IEEE802.11 MAC协议采用BEB退避算法，然而BEB算法不能很好的解决公平性问题。针对BEB算法的公平性问题，本文提出了一种自适应的退避算法RCAB，该算法引入信道上的冲突次数来衡量网络的竞争状况。根据网络的不同竞争状况执行不同的窗口退避策略，RCAB旨在解决公平性问题。仿真实验表明，RCAB相比BEB算法和改进型算法CFB能够取得更好的公平性性能。
　　 目前传感网的吞吐量研究主要集中在路由层。传统传感网多采用固定路由机制，无线链路的不稳定性以及拓扑的多变性将引起分组重发和路由的频繁重建，导致网络的吞吐量瓶颈。最优化链路状态路由OLSR协议是无线网络中常见的一种固定路由协议，由于OLSR路由每次只能提供一条端到端路由，所以吞吐量性能受限。为了提高网络吞吐量，本文提出了一种基于OLSR路由协议，融合了机会路由与网络编码的新协议SNOR。SNOR机会路由拥有多播的特性，能同时提供多条端到端传输路径，网络编码技术能高效还原出原始数据分组。仿真实验表明，SNOR协议可以显著提高网络的吞吐量。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 课题来源

1．3 论文主要内容及组织结构

第2章 相关理论基础

2．1 中高速传感器网络

2．2 IEEE 802．11MAC协议

2．2．1 802．11DCF机制

2．2．2 载波侦听／冲突避免(CSMA／CA)机制

2．2．3 退避机制

2．3 OLSR协议

2．3．1 OLSR协议概述

2．3．2 控制分组与表

2．4 小结

第3章 基于IEEE802．11MAC协议的公平性退避算法

3．1 主要设计思想

3．2 基于公平性的退避算法

3．2．1 现有退避算法的不足

3．2．2 基于公平性的退避算法

3．3 算法性能仿真与验证

3．3．1 实验拓扑

3．3．2 吞吐量实验

3．3．3 公平性实验

3．3．4 性能对比总结

3．4 小结

第4章 基于中高速传感网络的高吞吐量路由协议

4．1 设计思想

4．1．1 机会路由

4．1．2 网络编码

4．1．3 协议设计

4．2 基于OLSR的高吞吐量路由协议

4．2．1 OLSR路由协议的修改

4．2．2 SOR的修改

4．3 SNOR协议的性能仿真与验证

4．3．1 实验拓扑

4．3．2 吞吐量实验

4．3．3 可靠性实验

4．4 小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献

硕士期间参与的科研项目

硕士期间发表的学术论文