基于ieee802.11的ad+hoc网络服务质量-研究

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1、第一章绪论1．1AdHoc网络概述按照无线网络是否具有基础设施，可以把无线网络分成两类。第一种类型是具有基础设施的网络，例如蜂窝无线系统、无线局域网。第二种类型是一种无基础设施的移动网络，即无线自组织网络(AdHocNetwork)。无线自组织网由一组带有无线通信收发装置的移动节点组成，是一个多跳的临时性无中心网络，可以在任何时刻、任何地点快速构建起一个移动通信网络，网络中的每个终端可以自由移动且地位相等。由于组网快速、灵活、使用方便，目前AdHoc网络已经得到了国际学术界和工业界的广泛关注，并在未来的通信技术中占据重要地位。I．2研究背景随着AdHoc

2、网络的迅速发展，AdHoc网络上的多媒体应用层出不穷，AdHoc网络已逐步从单一的数据传送网向包含了数据、语音、图像等多媒体信息的综合传输网演化。这些不同的应用需要有不同的服务质量(QualityofService，QoS)要求，QoS通常用带宽、时延、时延抖动和分组丢失率来衡量。各种应用对服务质量的需求在迅速增长，同时用户对于有效、鲁棒的服务质量保障的需求也越来越突出。QoS的实现首先要精确区别每个网络应用的类型，其次要恰当地分配网络资源，如带宽和相对优先级等。早期的QoS研究主要针对有线网络，在网络层以上提供服务质量保障，如综合服务／资源预约(Int

3、Serv／RSVP)、区分服务(DiffServ)、多协议标签交换(MPLS)、流量工程(TrafficEngineering)、约束路I妇(CBR)、子网带宽管理(SBM)等。但是上述的QoS机制并不能直接应用于无线AdHoc网络中。AdHoc网络中由于无线链路动态拓扑变化频繁、带宽资源有限，传输的高误码率等特性，使得无线信道的质量相对于有线信道来说要差得多，并且随着环境的变化而变化。无线信道的特性，使得它很难提供QoS保障，同时为AdHoc网络的通信带来了一定的问题，具体表现在：(1)网络带宽较窄。(2)信道传输质量较差。高误码率的信道会引起数据的重

4、传，进一步降低无线信道的利用率。(3)节点的通信距离受限。网络中所有的节点共享传输信道，由于发射功率等原因，使得一个节点发出的信号，网络中其它的节点并不一定都能收到，从而就会出现隐藏节点／暴露节点等问题。当前对AdHoe网络中QoS支持的研究，主要集中在QoS模型、QoS媒体访问控制MAC、QoS路由以及QoS资源预留信令协议等几个方面。通过QoS模型来确定QoS目标，规定媒体访问控制、路由和信令协议的功能。再通过后三者各自的具体实2基于IEEE802．11的AdHoc网络服务质量研究现，互相协作，共同来完成QoS支持的目标。与有线网络不同，媒体访问控制

5、协议在无线AdHoc网络协议体系中占有极其重要的地位，所有的上层QoS协议都依赖于它的实现。由于IEEE802．1l是目前应用最为广泛的无线网络标准，因此，IEEE802．11的MAC层协议成为当前探讨AdHoc网络QoS机制的焦点之一。1．3研究意义早期的AdHoc网络支持的业务种类比较单一，所以关于多类业务的QoS保证问题并不突出。随着AdHoe网络业务的多样化，QoS保证问题也变得越来越重要。研究AdHoe网络支持QoS的一个重要方向是针对IEEE802．1leEDCA的研究。在IEEE802．11e标准中，增强型分布式协调功能(EnhancedD

6、istributedCoordinationAccess，EDCA)对原有的MAC协议中基本的DCF功能进行了增强。EDCA通过将业务按照优先级分成不同的接入类(AccessCategory，AC)，对不同接入类的业务采用不同的竞争窗口(ContentionWindow，cw)以及仲裁帧间间隔(ArbitrationInterframeSpace，AIFS)，使得高优先级的业务可以优先竞争得到信道，从而实现业务区分。但是EDCA这种基于竞争的信道获得方式仍是不能对实时业务提供足够的QoS保障。当系统处于重负荷时，大量的竞争冲突和退避延迟使得实时业务的时延

7、、抖动、带宽等关键性能参数得不到保证。并且当实时业务过多时，低优先级的非实时业务得到的带宽严重不足，丧失了共享资源的公平性。对于IEEE802．11AdHoc网络而言，要提供服务质量保障，就必须有一套接入控制机制。接入控制的目标就是在有限资源的无线网络中，保证接入新的业务流不会降低已接入业务流的服务质量，同时还要尽可能优化网络并最大程度的利用网络资源。如果没有好的接入控制策略，就无法保护已有数据的网络传输，也无法满足QoS参数请求。所以接入控制在支持QoS的网络中有极其重要的作用。然而，接入控制方案由于本身的多样性和复杂性，在IEEE802．11e协议标

8、准中也没有为EDCA定义具体的接入控制方案，所以要发挥出EDCA的优势，提供服务