无线Mesh网络中的高吞吐量可扩展路由算法

摘要

无线Mesh网络是一种高容量、高速率的分布式网络，它不同于传统的任何一种有线与无线网络，具有自配置、自愈合、高带宽、兼容性、低成本等优点，非常适合于覆盖大面积开放区域。无线Mesh技术的出现为解决不同网络之间的接入问题提供了极大的可能性，并越来越引起国内外学者、专家和研究人员的广泛关注，已经成为无线通信领域新的研究热点。 与传统的ADHOC网络不同，大部分的MESH网络应用为宽带应用且有不同的QoS要求。然而，现有的ADHOC路由协议没有考虑端到端的传输延时和公平性，延时抖动，节点吞吐量和丢包率等度量，因此不能支持无线MESH网络中高吞吐量，不同QoS要求的应用。另外，现存网络协议支持的网络性能不具有扩展性，随着MESH网络节点数量和规模的增大，网络的性能将急剧下降。 本文在分析已有ADHOC路由算法的基础上，研究了无线MESH网络中支持高吞吐量的路由协议。文中提出了一种支持网关和节点间有效通信的路由架构和链路容量、流间流内干扰感知的路由判据。相比于其他路由算法，本算法综合考虑了多接口多无线电MESH网络中影响吞吐量和延时的主要因素，因此具有最优的性能。通过NS-2网络仿真，验证了本路由算法能够有效地改善网络的吞吐量、端到端时延等指标，且与同类型算法相比在平均路径长度和占用网络带宽方面没有明显的增加。 另外，对于无线MESH网络的可扩展性问题，本文提出了一种能感知流量分布的骨干网形成算法，在算法中，簇头节点相互连接构成骨干网，每个骨干节点会监控自身的流量负载。如果负载超过了特定的门限，分簇将自动的分裂成更小的簇或汇聚成较大的簇。仿真结果表明，算法能有效地提高无线MESH网络的可扩展性和流量负载平衡性。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略语一览

第一章绪 论

1.1课题研究背景

1.2论文的内容及结构安排

第二章无线MESH网络及相关算法概述

2.1无线MESH网络概述

2.1.1无线MESH网络的应用

2.1.2无线MESH网络架构

2.1.3无线MESH网络关键设计因素

2.1.4MESH网研究面临的挑战

2.2无线MESH网络中的有效路由

2.2.1具有多种性能度量的路由协议

2.2.2开放的研究问题

2.3传统分簇算法介绍

2.4本章小结

第三章高吞吐量路由算法

3.1现有路由算法分析

3.2稳定，低信息开销的无线MESH网络路由架构

3.2.1路由架构设计原则

3.2.2 AODV-GT算法描述

3.3 AODV-GT中的路由判据

3.3.1容量和干扰感知路由判据(CIA)

3.3.2估计剩余信道时间(RCT)

3.3.3期望传输时间(ETT)

3.3.4同信道干扰(CSC)

3.5仿真和性能分析

3.6本章小结

第四章负载自适应骨干网形成算法

4.1相关的工作

4.2 MESH网中骨干网形成算法

4.2.1新的簇头选举准则

4.2.2骨干网形成的过程

4.2.3收敛过程

4.2.4连接骨干节点

4.3自适应分裂和聚合算法

4.3.1评价系统

4.3.2分裂和聚合过程

4.4骨干网络的稳定性

4.5仿真及性能分析

4.6本章小结

第五章结束语

5.1全文总结

5.2进一步研究方向

参考文献

研究生阶段发表和录用的论文

致谢