多速率无线Ad Hoc网络中基于跨层带宽约束的QoS路由

摘要

随着视频电话等多媒体应用的增多和无线通讯设备的推广,在无线Ad Hoc网络上传输多媒体业务具有良好的应用前景。传输多媒体业务需要网络提供服务质量(QoS)保证,要求在网络中找到传输质量比较好、符合实时业务带宽要求的路径。但是在Ad Hoc网络中信号传播面临着诸如信号衰减、干扰、多径衰落等因素的影响,无线信道的链路状况难以预测,分组碰撞不可避免,因此提供QoS具有较大的难度。研究无线网络的带宽约束条件,为多媒体服务提供QoS支持,已经成为当前的热点问题。
　　 本文在使用二跳干扰模型的NABE节点约束基础上,综合考虑MAC层和网络层的条件,提出了一种多速率无线Ad Hoc网络中QoS流的跨层带宽约束条件(CRC),设计了基于测量的分布式算法CRCA。它引入MAC层的速率调节机制,不同链路根据干扰强度选择不同的传输速率,减少冲突,提高空间重用性。相互干扰的节点交换各自的发包概率,分析由于新的QoS业务流的加入而产生的流内及流间干扰,从而估算出准入后的信道忙概率和本节点调整后的MAC层速率,判断该业务流是否应该准入。本文在CRCA的基础上,对DSR路由协议进行了扩展,设计了QoS路由机制。
　　 最后,作者在NS-2仿真环境上实现了CRCA算法和路由,在不同的场景下进行了仿真。仿真结果表明基于CRCA的路由协议能够较为准确的估计链路可用带宽,在为QoS业务提供带宽保证的同时充分利用网络资源。实验结果表明在真实场景下,速率调整能够提高空间复用,CRCA能够准确估计网络中的有效可用带宽。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题背景和选题动机

1.2 论文工作与组织

第二章 .Ad hoc网络QoS路由的相关研究

2.1 网络容量与带宽约束

2.1.1 无线网络的网络容量

2.1.2 可用带宽的约束条件

2.2 无线网络的路由协议与QoS

2.2.1 动态源路由协议DSR

2.2.2 QoS路由协议

2.3 802.11 MAC DCF协议

2.3.1 802.11多速率

2.3.2 802.11MAC与QoS

第三章 基于跨层带宽约束(CRC)的QoS路由

3.1 MAC层速率调整机制

3.1.1 利用多速率提高网络的空间重用

3.1.2 速率调整算法

3.2 可用带宽估计算法

3.2.1 MAC层链路速率到有效带宽的转换

3.2.2 建立跨层带宽约束条件

3.2.3 QoS准入控制算法CRCA

3.3 基于CRCA的QoS路由协议设计

3.3.1 QoS路由与MAC层的交互信息

3.3.2 QoS信息的交换与干扰节点的发现

3.3.3 路由发现与维护

第四章 QoS路由协议的实现

4.1 速率调整算法的实现

4.1.1 多速率的实现

4.1.2 RRAA算法的实现

4.2 基于CRCA的QoS路由的实现

4.2.1 hello机制的实现

4.2.2 QoS流状态的维护

4.2.3 准入控制的实现

第五章 性能评价

5.1 仿真性能评价

5.1.1 仿真参数设置

5.1.2 单条流最大吞吐量的带宽估计准确性验证

5.1.3 线形拓扑场景

5.1.4 随机分布场景

5.2 实验验证

5.2.1 802.11a各速率下的有效带宽

5.2.2 速率调整对碰撞的改善

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 研究展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢