基于ETX度量的无线多跳网络路由研究与优化

摘要

路由协议的度量对于无线多跳网络研究有着至关重要的意义，其中期望传输次数ETX路由度量可以综合考虑到无线网络传输中遇到的非对称链路、无线链路丢包、链路干扰等问题。但是由于ETX的探测封包发出的周期与路由度量更新周期默认是固定的而且比较长，因此当无线多跳网络链路质量变化较大时，ETX就不能及时的对链路的优劣进行判断并切换。进而导致基于ETX度量路由的性能下降。
　　本文分析了现有基于ETX度量的路由算法存在的一些不足，并基于原始ETX度量进行了改进，提出了两种优化的针对于无线多跳网络的路由机制。本主要贡献如下:首先通过NS-2的仿真验证了ETX在特定无线多条跳网络环境中产生的问题，并找到影响其性能表现的因素;然后基于优化链路状态路由OLSR，提出一种具有机会主义的，在ETX长期路由度量下加入短期路由度量进行路由切换的机制——LSETX，使其可以快速响应无线链路质量的变化并切换到吞吐量较高的路由;接下来进一步考虑到无线多跳网络中实际应用的情况:当用户较多而每个用户的数据流量较小时，ETX固定周期的发送探测包可能造成链路的利用率下降。进而提出了一种ETX探测、更新周期可变的机制vpETX。其ETX探测、更新周期可以通过获取应用层数据速率而动态改变，进而达到优化路由性能的目的。
　　最后通过仿真实验对基于LSETX路由度量的机会主义路由与vpETX路由机制进行有效性验证，实验结果表明:对应无线多跳网络中不同场景，基于LSETX度量的机会主义路由和vpETX路由机制相对于基于原始ETX度量的路由机制均可以提高网络吞吐量，两种优化机制的吞吐量提升分别达到20％和17.96％。同时端到端数据传输延时和丢包率得到有效的降低。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景与研究意义

1．2 研究内容与目标

1．3 本文章节安排

1．4 本章小结

2 相关技术介绍

2．1 无线多跳网络概述

2．2 无线多跳网络传统路由协议

2．2．1 先验式路由协议

2．2．2 按需路由协议

2．3 无线多跳网络中主流的路由度量

2．3．1 跳数和时延

2．3．2 期望传输次数

2．3．3 期望传输时间

2．3．4 瓶颈链路容量

2．4 本章小结

3 原始ETX度量问题描述

3．1 基于ETX路由存在的问题

3．1．1 WMN中信道的多样性

3．1．2 ETX度量问题的仿真和分析

3．2 基于ETX路由度量的改进协议

3．2．1 事务负载自适应ETX

3．2．2 无线Mesh网络优化ETX

3．3 本章小结

4 基于ETX度量的路由优化机制

4．1 结合长短期路由度量的机会主义路由LSETX

4．1．1 算法设计与实现

4．1．2 算法分析

4．2 ETX探测更新周期可变的路由vpETX

4．2．1 算法设计

4．2．2 算法实现

4．3 本章小结

5 仿真实验与结果分析

5．1 仿真实验环境

5．1．1 NS2简介

5．1．2 基于OLSR的ETX

5．2 仿真实验结果

5．2．1 网络性能评价指标

5．2．2 仿真参数设置

5．2．3 实验结果分析

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢