WMN中基于网络编码机会路由的研究

摘要

在无线mesh网络研究领域中，机会路由无疑是该领域的一个研究“热点”，它颠覆了无线网络中数据传输的传统观念，即传输中数据包每跳只有一个转发节点。在机会路由中，每个监听到数据包的节点都有机会成为转发节点，而通过引入网络编码技术，机会路由可避开复杂的调度机制，大大提高了网络吞吐量。然而基于网络编码的机会路由还存在诸多不足，如冗余包的产生、网络拥塞、时延等。正是基于这一研究背景，本文设计了一种结合网络编码和编码反馈机制的机会路由协议（以下简写为MFOR）。
　　在MFOR中，首先通过引入编码反馈机制来构造编码反馈ACK向量，上游节点可通过解析接收到的ACK向量来了解下游转发节点编码包的接收情况，从而大大降低冗余包产生的概率。其次，设计了一种速率控制机制，该机制无需考虑链路丢失率，而是通过引入信息量“积压差”概念来描绘自身负载及网络的拥塞程度，进而调节节点发送速度，可有效降低网络拥塞并提高网络吞吐量。此外，考虑到机会路由的数据传输采用广播方式以及节点间信道冲突较大的特点，对802.11DCF机制进行改进。在改进的DCF机制中，竞争窗口的大小根据节点的负载程度和整个网络的繁忙程度来设置，这使得网络中的节点能更加公平的获得信道接入机会。最后，设计了一种“流水线”式的数据传输机制，与传统机会路由中的数据传输机制相比，该机制中的源节点无需等待目的节点的应答信息即可启动下一个数据块的传输，加快了数据传输速度，提高了网络吞吐量。
　　为了验证MFOR协议的性能，本文在OPNET软件上进行了仿真实验。通过与基于网络编码的机会路由协议MORE实验对比发现，MFOR在数据吞吐量上有了明显的提升，尤其在多数据流场景下，性能更为突出。同时实验中还发现在数据吞吐量相当的情况下，MFOR中的源节点所发送的编码包更少，数据块的发送时长也更短。

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第一章 绪论

§1.1 课题研究背景与意义

§1.2 国内外研究现状

§1.3 本文研究内容

§1.4 论文组织结构

第二章 WMN中机会路由研究

§2.1 机会路由基本思想

§2.2 机会路由关键技术分析

§2.3 基于网络编码的机会路由的难点及分析

§2.4 编码反馈机制

§2.5 小结

第三章 基于网络编码及编码反馈机制的机会路由设计

§3.1 MFOR路由协议设计

§3.2速率控制

§3.3 802.11DCF机制改进

§3.4 “流水线”式数据传输机制

§3.5 协议工作流程

§3.6 小结

第四章 协议仿真与性能分析

§4.1 OPNET简介

§4.2 MFOR协议仿真与分析

§4.3 小结

第五章 总结与展望

§5.1 论文总结

§5.2 未来工作展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间的研究成果