WMN中动态地址配置和负载均衡研究与实现

摘要

在过去几年里，无线通信经历了显著发展，为无线Mesh网络带来前所未有的机遇和挑战，无线Mesh网络是无线通信领域新的发展方向，在其商业应用越来越普及的同时，自身也存在着许多亟待完善的地方，需要克服许多技术上的难题。动态地址配置是其面向实际应用的第一步，负载均衡是提升无线Mesh网络性能的重要因素，因此无线Mesh网络中的动态地址配置机制和具有负载均衡的路由协议是当下研究的重要课题。而且，随着智能终端的普及，如何在智能终端上运行Mesh路由协议，使其能够作为Mesh网络的承载节点实现自行组网，也是当下拓展无线Mesh网络应用范围需要攻克的一个技术难关。
　　本文首先对无线Mesh网络进行了概述，介绍了其网络结构及研究现状、研究意义。其次，重点介绍了本文采用的Mesh路由协议：LTMRP(Layer Two Mesh Routing Protocol)。接着，探索将LTMRP协议移植到Android手机和OpenWrt路由器上的方法，并基于这两种平台搭建了Mesh实验平台进行测试，将Mesh协议移植到智能终端上与Mesh路由器结合搭建Mesh网络，不仅拓展了Mesh网络的应用范围，也为后续验证动态地址配置机制的可行性及测试负载均衡算法的性能奠定了基础。然后，考虑到实际应用及无线Mesh网络的多跳性、无中心性、网络拓扑动态变化等特点，提出了一种基于LTMRP协议的动态地址自动配置机制(Dynamic Address Auto-Configuration，DAAC)。所提DAAC机制与路由协议相结合，充分利用网络中泛洪的HELLO包，考虑了协议的简洁性和实现的简单性，在尽量减少增加的网络开销及降低冲突概率和配置时延的前提下，综合考虑了IP分配、IP冲突及解决和网络分割与融合，在保证分配IP地址唯一性的同时，在各个节点上实现了默认网关路由的动态设置。将所提DAAC机制在LTMRP协议中实现，并测试验证了其可行性。最后，研究了无线Mesh网络中的负载均衡算法，提出了一种基于LTMRP改进的具有负载均衡的LB-LTMRP(Load Balancing LTMRP)协议并实现，此协议定义了链路可用度来反映网络负载的轻重，并将跳数、链路可靠性和链路可用度等指标的加权值作为路由度量的标准，进而实现负载均衡。对LB-LTMRP协议进行测试，结果表明，在较重的网络负载下，LB-LTMRP协议比LTMRP协议吞吐量更高、时延更低，提升了网络性能。

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第一章 绪论

1.1 无线Mesh网络概述

1.2 研究背景和现状

1.3 研究意义

1.4 本文研究内容和结构安排

第二章 LTMRP协议介绍

2.1 无线Mesh网络路由协议概述

2.2 LTMRP协议原理和机制

2.3 本章小结

第三章 基于LTMRP的Mesh平台搭建及测试

3.1 LTMRP协议在Android上的实现

3.2 LTMRP协议在OpenWrt上的实现

3.3 Mesh平台搭建及测试

3.4 本章小结

第四章 基于LTMRP的动态地址配置机制研究与实现

4.1 地址配置机制概述

4.2 基于LTMRP的动态地址配置机制研究

4.3基于LTMRP的动态地址配置机制实现

4.4测试及结果分析

4.5 本章小结

第五章 基于LTMRP的负载均衡路由协议研究与实现

5.1 负载均衡概述

5.2 基于LTMRP的负载均衡路由协议研究

5.3 基于LTMRP的负载均衡路由协议实现

5.4 改进路由协议测试及结果分析

5.5 本章小结

第六章 总结和展望

参考文献

致谢

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