提高无线Mesh网多播纠错机制效率的研究

摘要

随着无线技术的高速发展，各类有着严格时间与错误率限制的无线多播应用犹如雨后春笋。然而无线网固有的带宽不稳定、传输质量易受环境干扰等特点与多播应用的要求存在着极大的冲突，因此设计出一种快速可靠的无线网络多播纠错协议成为当下一项十分紧迫且重要的研究任务。
　　 无线Mesh网(LeungK．andHossainE，2007)较无线局域网(Crow,1997)而言具有更大的覆盖面积、更强的健壮性、更优的灵活性。凭借其多跳传输、自动组网等特点已成为一种非常具有应用前景的下一代无线组网新技术。目前大部分已有的无线Mesh网多播纠错机制都集中在应用层或其它更高层次，高层网络协议固有的高延迟等限制是无法简单的通过优化协议本身而得到根本性的解决。后续的一些研究在已有研究的基础上，通过将纠错工作迁移到媒体访问控制层(MediumAccessControl，MAC)上来减少处理时延，本文将继续沿用这种方法开展无线Mesh网MAC层上多播纠错机制的研究。
　　 本文研究工作的主旨是寻找一种即高效又可靠的无线Mesh网多播纠错机制，主要工作如下：
　　 第一，通过研究已有的纠错能力较强的无线Mesh网多播纠错协议，指出造成协议延迟较大的一些原因：原子转发、信道竞争(HouGuan-Bo，YangShou-BaoandHuYun，2010)、冗余转发等；
　　 第二，针对原子转发与信道竞争的问题，提出了一种利用正交码片序列加密数据包的多播传输方式，以实现信道共享及节点间数据包的独立转发：
　　 第三，针对冗余转发的问题，提出了一种根据网络拓扑结构自适应选择冗余转发处理算法的机制，当网络拓扑结构较小的情况下采用基于连接矩阵的冗余转发处理算法，对于较大的网络拓扑环境采用概率转发；
　　 第四，通过模拟实验的结果证明，解决上述问题之后得到的新机制，不仅继承了原多播纠错机制优秀的纠错能力，更减少了处理时延。新机制明显提高了数据包多播传输的质量。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 研究内容与主要工作

1.3 论文结构

1.4 缩写词说明

第二章 多播纠错机制的研究现状

2.1 IEEE 802.11 关于多播的说明

2.2 两种多播技术的比较

2.2.1 开放环路多播技术

2.2.2 基于代表的多播技术

2.2.3 BLBP:一种基于领导者的多播纠错机制

2.3 无线Mesh网相关知识

2.3.1 WMN 物理结构

2.3.2 WMN 组网过程

2.3.3 无线Mesh网多播传输面临的问题

2.4 两种无线Mesh网多播纠错方式的比较

2.4.1 最后一跳的多播纠错方式:

2.4.2 逐跳的差错控制方式:

2.5 本章小结

第三章 基于码片标识的WMN多播纠错机制

3.1 基于代表的逐跳多播纠错机制

3.1.1 LBLBP的帧结构

3.1.2 LBLBP的主要流程

3.1.3 LBLBP性能分析

3.1.4 原子转发及信道竞争的问题

3.2 基于码片的信道共享

3.2.1 码片的基本特性

3.2.2 共享信道

3.3 CBP的工作过程

3.4 CBP正确性证明

3.5 性能分析

3.5.1 重传次数

3.5.2 算法延迟

3.6 仿真结果

3.6.1 不同错误率下的仿真结果

3.6.2 不同节点总数下的仿真结果

3.7 本章小结

第四章 WMN多播纠错机制中的冗余转发处理

4.1 纠错机制中关于冗余转发的问题

4.2 基于矩阵的冗余转发处理算法(MRP)

4.2.1 连接矩阵

4.2.2 基于连接矩阵的冗余转发处理过程

4.3 基于概率的冗余转发处理算法(PRP)

4.4 自适应的冗余转发处理算法(TRPLP)

4.5 性能分析

4.5.1 转发次数

4.5.2 算法时延

4.6 仿真结果

4.6.1 不同错误率下仿真结果

4.6.2 不同节点总数下仿真结果

4.7 本章小结

第五章 工作总结与研究展望

5.1 工作总结

5.2 研究展望

参考文献

在读期间发表的学术论文和取得的科研成果

致谢