基于链路感知的无线Mesh混合路由协议的研究与实现

摘要

无线Mesh网络(WMNs:WirelessMeshNetworks)作为最后一公里宽带接入的可选方案之一,融合了WLAN网络和AdHoc网络各自的优势,具有自组织、自配置、自愈合的特点,能够在较低的前期投入下,提供大容量、高速率、广范围的网络覆盖,并支持用户在静止和动态移动两种模式下的非视距通信。
　　 路由协议是无线Mesh网络的关键技术,它决定了数据报以怎样的路径进行传输。好的路由协议能够带来网络容量的提升,降低端到端时延及抖动,提高通信的质量。本文在综合先验式路由、反应式路由和混合路由各自优点的基础上,提出一种基于最佳链路状态路由(OLSR,OptimizedLinkStateReuting)和AdHoc按需距离矢量(AODV,Ad-hocOn—demandDistanceVector)路由的混合路由协议。传统的OLSR和AODV协议仅以跳数作为唯一的路由判据,不能很好地解决链路质量恶化及节点拥塞引起的链路不畅、通信质量下降等问题。在参阅大量国内外已有研究成果的基础上,我们引入链路拥塞因子(LCF,LinkCongestionFactor)和链路断开因子(LBF,LinkBreakFactor)来实时感知节点的拥塞程度和链路质量。在计算路由表的时候,LCF、LBF与路径跳数一起构成路由判据,使得路由协议能够提供一定的Qos支持,达到负载均衡的目的。混合路由协议由区域内链路感知OLSR(LD—OLSR,LinkDetectionOLSR).协议和区域外链路感知AODV(LD—AODV,LinkDetectionAODV)协议组成。运行于该混合路由协议下的每个网络节点,都会计算出实时和非实时两种业务类型的路由表,从而针对不同类型业务的特点,充分保障其Qos。除此之外,本文还引入了路由报错(RERR,routingerror)消息,以实现路由的自我修复。
　　 本文的重点在于路由协议的实现,因此从第二章开始,我们详细阐述了基于链路感知的无线Mesh混合路由协议的实现过程。文章首先介绍了协议的总体设计方案及子模块划分,并给出了定时器的处理和控制消息的调度；然后从数据结构设计、帧结构描述、控制消息的处理、路由计算等方面,对LD-OLSR和LD-AODV协议的系统实现做了详细的分析；最后,我们给出了协议的系统测试和性能仿真。相关的测试和仿真结果表明:基于链路感知的无线Mesh混合路由协议设计,能够提供更好的时延体验和Qos保障；基于此协议开发的路由软件系统工作正常,可以应用于实际设备之中。