多射频多信道无线网状网QoS路由算法设计与仿真实现

摘要

无线网状网（Wireless Mesh Network，WMN）是一种解决“最后一公里”瓶颈问题的新型网络结构，具有高速率、高吞吐量、易扩展、初期投资成本低、性能稳定等优点。WMN中需要支持多种实时应用，但无线网络中信道环境是实时变化的，实时应用传输质量很难保证。因此，如何根据节点带宽信息为实时应用提供合适的服务质量(Qualityof Service，QoS)保障是一项非常关键的问题。为此，从路由角度方面保障WMN中业务的QoS，设计一个能够根据节点带宽信息进行选路的QoS路由协议具有重要意义。
　　本文首先阐述了国内外WMN的研究现状和关键技术，分析了经典的最优化链路状态(Optimized Link State Routing，OLSR)协议的不足之处。然后，本文在OLSR协议的基础上增加了对节点可用带宽估计的算法，分析和论述了跨层设计是解决QoS有效的、可行的方法。由此，本文对WMN中的广播报文和拓扑控制报文数据结构进行了扩展，并提出了一种基于跨层设计的QoS最优化链路状态(Cross-Layer based QoS OLSR，CLQ-OLSR)协议，可在物理路由的基础上利用逻辑路由实现对实时应用的QoS保证。同时，本文还对多射频多信道WMN进行了研究，通过充分利用网络中节点的多个射频接口这一特征，在保证实时应用QoS需求的同时，可将WMN的吞吐量明显提高。
　　最后，本文在QualNet5.0.2平台上对CLQ-OLSR协议进行了仿真。结果表明CLQ-OLSR协议对实时应用能提供基于链路带宽的QoS保证，不仅降低了端到端延迟和延迟抖动，提高了数据包成功接收概率，而且在没有明显增加开销的前提下提高了吞吐量。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的与意义

1．3 论文主要工作和结构安排

1．4 课题来源

第2章 WMN概述

2．1 WMN的基础架构

2．2 WMN中存在的挑战

2．3 WMN设计要点

2．3．1 应用层设计

2．3．2 传输层设计

2．3．3 网络层设计

2．3．4 媒体访问控制层设计

2．3．5 物理层设计

2．4 多射频多信道WMN中的关键技术

2．4．1 多射频技术

2．4．2 信道分配技术

2．4．3 WMN路由判据的设计

2．4．4 WMN中的负载均衡技术

2．4．5 WMN中的多媒体通信技术

2．5 无线网络中的QoS支持

2．6 WMN的跨层设计

2．6．1 跨层设计的思想

2．6．2 跨层设计的方法

2．7 本章小结

第3章 CLQ-OLSR路由协议设计

3．1 最优化链路状态协议

3．2 节点可用带宽估计

3．3 CLQ-OLSR的带宽信息广播机制

3．3．1 HELLO消息的设计

3．3．2 TC消息的设计

3．4 基于带宽信息的跨层QoS逻辑路由

3．4．1 跨层QoS逻辑路由机制

3．4．2 跨层QoS逻辑路由数据结构设计及处理

3．4．3 基于节点带宽估计的逻辑路由

3．5 CLQ-OLSR在多射频多信道WMN中的实现

3．6 本章小结

第4章 仿真和性能分析

4．1 QualNet5．0仿真平台简述

4．2 仿真场景设置

4．3 仿真结果分析

4．3．1 网格拓扑条件下的仿真分析

4．3．2 不同拓扑条件下的仿真分析

4．3．3 不同应用条件下的仿真分析

4．3．4 CLQ-OLSR协议的开销分析

4．3．5 CLQ-OLSR的可扩展性分析

4．4 本章小结

第5章 总结与期望

参考文献

附录

致谢