无线mesh网络路由协议跨层设计和分析

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1、南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要摘要随着移动通信技术的不断发展，通过无线方式获得语音和数据业务，特别是高速Intemet接入的需求日渐增多。由于链路衰减的原因，长距离通信所支持的数据速率是有限的，为了提供更大的带宽，可以考虑使用多跳的无线中继方式进行宽带传输。用户节点可以通过无线路由器多跳接入Intemet，于是，无线多跳,Mesh网络(WirelessMeshNetwork,WMN，无线网状网或无线网格网)应运而生。但是，由于无线Mesh网络在拓扑结构、传输方式和业务应用上的不同特性，传统的用于有线网络的分层协议设计方法已不能保证其服务质量(Qualityof

2、Service，QoS)。探索、开展基于物理层、MAC层、路由等协议层的无线Mesh网络跨层设计方法以便在无线资源利用率和多媒体业务的QoS需求两方面都能达到较好效果的研究迫在眉睫。跨层路由技术就是其中一个突出的方面。本文的主要工作便是对无线Mesh网络的路由协议的跨层设计所采用的技术进行研究、分析和仿真。本文首先介绍了无线Mesh网络的基本概况，分析了现有无线Mesh网络中的路由协议，详细探讨了无线Mesh网络跨层路由设计的必要性和方法，并对业界现有的几种路由协议跨层设计方案的优缺点进行了比较。其次，论文针对现有的DSR路由协议没有考虑最短路径上的“拥塞中心区域

3、”和传输的公平性问题，提出了一种具有拥塞感知的跨层路由协议算法CASR。通过MAC层和网络层之间的跨层设计，为网络层提供可以感知网络拥塞情况的两个路径质量信息：路径的期望传输成功率和路径的剩余负载率，并联合这两种路径质量信息生成路由决策函数，根据该路由决策函数来决策路由。0．CASR算法是对CASR的两种路径质量信息进行优化的改进算法。通过仿真分析表明，在网络层CASR和0．CASR根据路由决策函数进行路由选择，充分利用了网络的空闲节点以及选择拥塞较少的路径，使得数据流可以避开无线Mesh网络中的“拥塞中心区域"，减少包的丢失，提高网络的吞吐量，明显地改善网络延时

4、，满足了无线Mesh网络的负载均衡的要求以及改善了多业务流传输的公平性。最后针对无线Mesh网络传输多媒体业务要求网络支持服务质l(QoS)的应用需求，提出了一个支持QoS的源路由协议算法QSSR，QSSR综合考虑了路径的延迟，链路信号的好坏，链路性能的稳定性以及带宽是否满足应用等因素。支持QoS的多径源路由协议算法MPQSSR是在QSSR的基础上结合多路径进行优化后的改进算法。当网络中无法找到一条路由满足数据流带宽需求时，就考察当前网络多条路由的带宽之和能否满足数据流带宽需求，如是，则采用多条路径同时传输。其中在估算节点的可用带宽时通过跨层设计利用童室坚皇丕堂堡

5、主婴窒生堂堡垒塞塑鐾MAC层的虚拟载波监听(即NAV方法)感知节点传输信道的忙闲状态得到的。通过仿真分析表明，QSSR和MPQSSR在网络吞吐量和平均端到端延时方面都比DSR表现优秀，有效地提高了网络利用率，更好地满足业务的QoS需求，并且具有更强的适用性和可扩展性，而MPQSSR的各方面性能又比QSSR获得了较大的改善。关键词：无线Mesh网络路由协议跨层设计拥塞感知QoSII南京邮电大学硕士研究生学位论文AbstractWitllthefurtherdevelopmentofmobilewirelesscommunication，therewillbemore

6、andmoredemandsofwirelessvoiceanddataservices，especiallyhigh—data-rateInternetservices．Datarateoflong—distancewirelesscommunicationisverylimitedbecauseofattenuation．Wtrelessmulti·hopcommunicationCanprovidemuchbiggerbandwidthandsubscribercallaccessInteractthroughmulti-hopwirelessrouter．

7、Undersuchcircumstance，WirelessMulti·hopMeshNetwork(WMN)appears嬲anewtechnique．But，duetothecharacteristicsofwirelessmeshnetwork，intermsoftopology，transmissionlinkandtraffic，theconventionallayeredprotocoldesignmethodsforwirednetworkscannotguaranteetheQoSperformanceforwirelessmeshnetwork．

8、Torea