基于IEEE 802.11s标准的公平拥塞控制策略研究

论文摘要

无线Mesh网络(Wireless Mesh Network,WMN)是一种新型的宽带无线网络,它融合了WLAN(Wireless Local Area Network)和Ad hoc网络特点,且发挥了两者的优势。近年来随着WMN研究的深入及在商业应用的进展,对WMN的网络性能提出了越来越高的要求。网络的拥塞控制能力一直是网络研究的重点,IEEE 802.11s标准草案对WMN拥塞控制策略作为一种重要机制作了详细的讨论。本文以802.11s协议草案提出的拥塞控制策略为基础,在控制拥塞的有效性和业务之间的公平性方面进行改进,提出了一种基于定价理论的公平拥塞控制策略,以达到在有效拥塞控制的过程中兼顾业务公平性的目标。论文第1章介绍了WMN的结构、特点和标准制定情况,并对本论文所关注的802.11s协议和EDCA机制作了简要介绍。第2章首先对当前WMN中拥塞控制研究现状作了简单介绍,接着对论文所关注的业务公平性问题进行了分析,为下文提出改进方案作理论铺垫;在这一章中论文还介绍了定价理论及其在网络拥塞控制的应用,为本论文提出拥塞控制策略提供了一种全新的思路。论文第3章介绍了802.11s协议草案所提出的拥塞控制机制,802.11s协议草案是IEEE标准组织在2006年发布的,是针对无线Mesh网络的一种权威标准草案,本文的研究基于该草案所提出的拥塞控制机制。论文首先在NS2网络仿真工具下对该草案提出的拥塞控制机制进行实现,并通过NS2网络仿真工具对其网络性能进行了仿真与分析说明。论文第4章是本论文的核心,在这第3章对草案所提出的基本拥塞控制策略分析的基础上,本章中提出了基于定价理论的公平拥塞控制策略,详细阐述了该策略的原理和流程,以及提出该策略所依据的理论分析过程。论文第5章运用NS2网络仿真工具,从多个角度对论文所提出基于定价理论的公平拥塞控制策略进行了仿真与性能分析。最后总结全文,并对未来的工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文背景
• 1.1.1 无线 Mesh网络的发展和应用
• 1.1.2 无线 Mesh网的典型结构与特点
• 1.1.3 无线 Mesh网的相关协议与标准
• 1.2 IEEE 802.11s协议 MAC层关键技术介绍
• 1.2.1 EDCA竞争接入机制
• 1.2.2 802.11s引入的拥塞控制策略介绍
• 1.3 论文研究意义及研究目标
• 1.4 论文的研究内容和组织结构
• 第2章 拥塞控制研究现状及相关理论
• 2.1 拥塞控制机制研究现状
• 2.1.1 802.11s 协议基本的拥塞控制机制
• 2.1.2 基于模糊控制的拥塞控制策略
• 2.1.3 其他相关研究成果
• 2.2 WMN中业务公平性研究
• 2.2.1 公平性的理解
• 2.2.2 WMN引发不公平的原因分析
• 2.3 定价理论及其在网络控制中的应用
• 2.3.1 定价理论的引入
• 2.3.2 定价理论在网络控制中的应用
• 2.4 本章小结
• 第3章 802.11s基本拥塞控制策略实现及性能分析
• 3.1 基本拥塞控制过程
• 3.2 拥塞控制信令交互及帧结构
• 3.2.1 拥塞控制请求
• 3.2.2 拥塞控制应答
• 3.2.3 邻居拥塞公告
• 3.3 基本拥塞控制策略性能分析与仿真
• 3.3.1 网络拓扑与仿真参数
• 3.3.2 基本拥塞控制策略下的网络吞吐性能
• 3.3.3 基本拥塞控制策略的网络丢包性能
• 3.4 本章小结
• 第4章 一种基于定价理论的拥塞控制机制
• 4.1 基本原理
• 4.2 用于拥塞控制的定价规则
• 4.3 拥塞控制过程中的信令交互
• 4.4 用户速率控制
• 4.5 本地速率控制具体实现
• 4.5.1 速率控制方式的确定
• 4.5.2 EDCA机制 MAC层节点吞吐量模型
• 4.5.3 具体速率控制过程
• 4.6 本章总结
• 第5章 公平拥塞控制策略性能分析
• 5.1 网络拓扑与仿真场景
• 5.2 主要仿真参数
• 5.3 仿真结果与性能分析
• 5.3.1 网络整体性能分析
• 5.3.2 业务间公平性分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表与完成的论文、著作及科研成果