基于IEEE 802.11b/g的Wireless Mesh Network性能研究

摘要

随着无线通信技术的发展，提供移动Intemet接入的无线网络正逐步改变着人们的日常生活。目前得到广泛应用的无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)是一种单跳的无线接入网，无线终端均需要通过访问点(Access Point，AP)接入有线网络。由于单跳无线的传输距离有限，这就限制了WLAN的覆盖范围。同时，由于AP需要直接与有线网络相连，导致WLAN对有线网络有着严重的依赖性，部署成本较高。为了扩大无线接入网的覆盖范围、降低部署成本，无线Mesh网络(Wireless Mesh Network，WMN)应运而生。 由于WMN网络是一个新兴的研究领域，为了更为准确的衡量WMN网络的性能，对影响WMN网络性能的各种因素进行分析和研究，同时也为了能够推动WMN网络的部署和应用，为实际WMN网络的搭建提供依据，本文采用实际测试的方法，通过搭建WMN网络实验床，并在实验床上进行了一系列的实验，对WMN网络的性能进行了分析和研究。本文的主要研究内容分为单跳无线网络中性能的影响因素，多跳无线网络中性能的影响因素和多条数据流间的竞争三个部分。在单跳无线网络中，本文对信道间干扰、MAC帧长度、距离、无线发射功率和移动切换等因素进行了研究，衡量了各种因素对无线链路性能的影响：在多跳无线网络中，本文对多跳单信道和多跳多信道的架构、骨干使用IEEE 802．11b/g协议的影响、跳数增加对性能的影响进行了研究，不仅对跳数增加时无线链路性能的变化做出了分析，而且还对如何搭建多跳无线网络给出了相应的建议；在多条数据流间竞争部分，本文对UDP和TCP数据流间竞争、同向TCP数据流间竞争、反向TCP数据流间竞争、不同长度TCP数据流间竞争等情况进行了实验，分析了不同情况下无线数据流间竞争的特点。 本文不仅对影响WMN网络性能的各种因素进行了分析，为更加准确、科学的建立多跳无线网络模型提供了数据基础，而且还在如何设计WMN设备、搭建WMN网络方面做出了积极的尝试，对WMN网络的部署提出了合理的建议。

目录

文摘

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论文说明:图表目录

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2研究现状

1.3本文所做的工作和论文章节安排

第二章无线网络相关知识介绍

2.1 WMN网络相关知识介绍

2.1.1 WMN体系结构

2.1.2 WMN的特点

2.1.3基于IEEE 802.11的WMN网络

2.1.4 WMN研究现状

2.2 IEEE 802.11标准介绍

2.2.1 IEEE 802.11标准概述

2.2.2 IEEE 802.11的物理层

2.2.3 IEEE 802.11的MAC层

2.2.4 DCF

2.2.5 PCF

2.2.6 IEEE 802.11的帧结构

2.2.7 IEEE 802.11系列标准

第三章Wirelss Mesh Network实验床

3.1实验床的体系结构

3.2实验床的无线设备

3.2.1设备介绍

3.2.2无线设备驱动

3.3 Mesh Node

3.3.1 Mesh Router

3.3.2 Mesh Client

3.4 IP地址分配及路由

3.4.1固定IP地址

3.4.2自动获得IP地址

3.4.3路由

3.5 WMN网络性能测试工具

3.5.1 UDP测试工具

3.5.2 TCP测试工具

3.5.3抓包工具

第四章单跳无线网络性能研究

4.1 IEEE 802.11b Infrastructure模式下无线信道间干扰研究

4.1.1实验场景

4.1.2数据及分析

4.1.3本节小结

4.2 IEEE 802.11b MAC帧长度与传输性能的关系

4.2.1高质量无线链路中MAC帧长度与传输性能的关系

4.2.2低质量无线链路中MAC帧长度与传输性能的关系

4.2.3本节小结

4.3无线节点间的距离对无线链路性能的影响

4.3.1 IEEE 802.11b/g Infrastructure模式距离和无线链路性能的关系

4.3.2 IEEE 802.11b/g Ad hoc模式距离和无线链路性能的关系

4.3.3本节小结

4.4无线发射功率对无线链路性能的影响

4.4.1增加发射功率对无线链路性能的正面影响

4.4.2增加发射功率对无线链路性能的负面影响

4.4.3本节小结

4.5移动切换的信令重建过程对业务性能的影响[36]

4.5.1移动IPv6简介

4.5.2实验场景

4.5.3数据及分析

4.5.4本节小结

第五章多跳无线网络性能研究

5.1多跳单信道/多信道架构WMN网络性能研究

5.1.1实验场景

5.1.2数据及分析

5.1.3本节小结

5.2 WMN网络骨干使用IEEE 802.11b/g协议的比较

5.2.1实验场景

5.2.2数据及分析

5.2.3本节小结

5.3跳数增加对无线链路性能影响的研究

5.3.1实验场景

5.3.2数据及分析

5.3.1本节小结

第六章多条无线数据流间的竞争

6.1 TCP数据流和UDP数据流间的竞争

6.1.1实验场景

6.1.2数据及分析

6.2同向TCP数据流间的竞争

6.2.1实验场景

6.2.2数据及分析

6.3反向TCP数据流间的竞争

6.3.1实验场景

6.3.2数据及分析

6.4不同长度的TCP数据流间的竞争

6.4.1实验场景

6.4.2数据及分析

6.5本章小结

第七章总结与展望

7.1本文总结

7.2本文的主要贡献

7.3对未来工作的展望

参考文献

致谢

硕士研究生期间参加的科研项目和发表的论文