无线多跳Ad hoc网络负载均衡关键技术研究

摘要

MANET（Mobile Ad hoc Network）网络一直是下一代无线通信系统中的一个研究热点。这种网络无需依赖任何基础设施，移动节点可以通过自组织的方式建立动态、高效、抗毁性高的通信系统。 为了满足自组织网络对于负载均衡传输的需求，本文重点对解决Ad hoc网络负载均衡相关问题在MAC层协议性能分析，理论建模以及适用于负载均衡的新型路由协议和新型传输协议等几个方面展开了研究。 本文的主要工作包括： （1）首先分析了网络在多跳下采用不同MAC层协议在单信道下的性能比较，定性给出了隐藏终端和暴露终端对网络性能带来的影响，提出了一种适用于多信道传输的MAC层协议。这种新协议通过通告空闲信道的方式实现了多个信道之间的无冲突分配，起到了一定的负载均衡作用。同时，该新型多信道MAC层协议为负载均衡相关的路由协议和并行多路径传输协议提供了底层的协议支撑，共同构建了Ad hoc网络中负载均衡的实现体系。 （2）对无线多跳Ad hoc网络进行了建模分析。在对单跳Ad hoc网络进行理论分析的基础上，提出了一种适用于多跳Ad hoc网络的Markov分析模型。该模型对自组织网络MAC层节点状态的转换概率，转换时间等进行了详尽的刻画，对网络吞吐量和延迟进行了理论计算。仿真结果表明，理论模型和仿真结果可以达到很好的拟合。该仿真模型对文章后半部分网络负载均衡路由和传输问题的分析提供了重要的理论基础。 （3）以网络节点的负载均衡为目标，提出了一种适用于Ad hoc网络的多路径负载均衡路由协议。该协议以节点连接度作为判断节点是否过载的条件，有效的避免了扭曲路由和瓶颈节点的产生，实现了负载均衡的目的。分析结果表明，该路由协议实现了负载均衡，提高了节点的路由成功率和稳定性。 （4）为了与负载均衡多路径路由协议相匹配，提出了一种适用于Ad hoc网络的并行多路径传输协仪WCMT-SCTP。该传输协议能够实现同一个业务在多路径下的同时传输，有效地利用了带宽受限的无线资源。分析结果表明，该改进传输协议能够比传统的传输协议更加充分的利用带宽，实现业务的更好传输。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要缩略语对照表

声明

致谢

第一章 绪论

1.1 引言

1.1.1 无线网络技术的分类

1.1.2 无线网络的发展现状

1.2 无线Ad hoc网络

1.2.1 移动Ad hoc网络技术

1.2.2 Ad hoc网络的特点

1.2.3 Ad hoc网络的关键研究问题

1.3 Ad hoc网络的负载均衡关键技术

1.4 论文的主要工作

1.5 论文的组织结构

第二章 Ad hoc网络MAC层协议性能研究与改进

2.1 无线网络基本MAC层协议简介

2.2 无线Ad hoc网络单信道MAC层协议性能分析

2.2.1 单信道下802.11b协议性能分析研究现状

2.2.2 单信道下多种MAC层协议性能分析

2.3 一种新的基于802.11多信道MAC层协议

2.4 本章研究内容与负载均衡的联系

2.5 本章小结

第三章 多跳Ad hoc网络802.11 DCF性能理论建模分析

3.1 问题的提出

3.2802.11 DCF建模分析

3.2.1 改进的Markov模型

3.2.2 介质访问延迟分析

3.2.3 发送队列排队延迟分析

3.2.4 单跳情况下吞吐量与延迟的仿真分析

3.2.5 多跳情况下延迟和吞吐量的理论仿真分析

3.3 本章研究内容与负载均衡的联系

3.4 本章小结

第四章 Ad hoc网络负载均衡路由协议研究

4.1 问题的提出

4.2 现有负载均衡多路径路由协议概述

4.2.1 AOMDV协议

4.2.2 SMR协议

4.2.3 M-DSDV协议

4.3 适用于Ad hoc多重组播网络的负载均衡路由协议

4.3.1 多重组播网络的定义及其特性

4.3.2 多重组播网络的建模分析

4.3.3 自组织多重组播网络中的负载均衡路由协议

4.3.4 协议性能仿真分析

4.4 本章研究内容与负载均衡的联系

4.5 本章小结

第五章 适用于Ad hoc网络多路径的负载均衡传输协议研究

5.1 问题的提出

5.2 相关研究工作

5.2.1 SCTP协议简介

5.2.2 支持并行多路径传输的SCTP协议研究

5.3 WCMT-SCTP协议

5.3.1 现有CMT传输中存在的问题

5.3.2 WCMT-SCTP协议流程

5.3.3 协议的理论分析

5.3.4 协议的仿真分析

5.4 本章研究内容与负载均衡的联系

5.5 本章小结

第六章 结论

6.1 工作总结

6.2 主要贡献与创新点

6.3 进一步研究的展望

参考文献

作者简历