无线Mesh网络中基于地理位置的路由协议研究与改进

论文摘要

无线Mesh网络的路由协议设计一直充满着挑战,因为目前还没有一种路由协议能够完全适应无线网络环境的动态变化特点。近年来,给无线多跳网络中的节点添加位置感知的属性后的路由协议设计成为了研究热点,基于地理位置路由方式提供了提高现有无线多跳网络性能的机会。GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing)协议是此类协议中最具有代表性的,GPSR使用贪婪转发的方法,仅利用少量节点本地感知的拓扑信息选择下一跳节点,如果分组数据被转发到了一个贪婪模式已经不再可用的区域,GPSR算法将启用右手法则选择下一跳节点,利用周边转发方式进行空洞绕行,在对GPSR分析研究的基础上出现了大量改进的基于地理位置路由协议。本文首先描述了无线Mesh网络中路由协议设计的一般要点,分析了几种基于地理位置路由协议改进算法中的不足,接着以跨层设计和机会路由思想为指导,提出了新的路由协议IAPR(Interference Aware Progress Routing),该算法在贪婪转发和空洞绕行两个方面对目前的基于地理位置路由协议进行改进:贪婪模式下,使用了权衡转发距离与链路质量以及信道接入难度的新的路由判据来进行下一跳节点的选择,使得分组在保证转发距离的基础上选择更有利于传输的链路;当这种基于路由成本的贪婪模式失效时,一般称分组到达了局部最小点,这时IAPR会启用基于竞争的机会式转发,不同于一般的机会式转发中只考虑节点的位置和链路质量信息,新算法中的竞争因素中加入了分组由空洞绕行模式回到贪婪转发模式可能性的因素,在空洞边缘处有可能帮助分组转回到贪婪模式的邻居节点将在竞争中获得最高的优先级,继而获得首先转发的机会。最后,通过NS2的仿真实验验证,相比于目前几种对GPSR协议的改进算法,IAPR能提高无线多跳网络的资源利用率,减少拥塞丢包,最终提高网络的平均吞吐量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 无线Mesh 网络的特点及其发展现状
• 1.1.1 无线Mesh 网络的架构特点
• 1.1.2 无线Mesh 网络通信协议的发展现状及研究重点
• 1.2 无线Mesh 网络中的路由技术
• 1.2.1 无线Mesh 网络中常见的链路质量评价标准
• 1.2.2 无线Mesh 网络中的跨层技术重点和方法
• 1.3 本文主要工作
• 1.4 研究内容及论文结构
• 第二章 基于地理位置的路由协议和机会路由介绍
• 2.1 基于地理位置的路由技术
• 2.1.1 基于地理位置路由技术基本知识
• 2.1.2 无线Mesh 网络中基于地理位置路由协议的应用
• 2.2 机会路由技术的基本知识
• 2.2.1 机会路由的过程和特点
• 2.2.2 典型的机会路由协议
• 2.2.3 机会路由思想的借鉴
• 第三章 一种新的基于地理位置的无线Mesh 网络路由协议
• 3.1 新的基于地理位置的路由协议IAPR
• 3.2 新的贪婪模式路由判据IAPS
• 3.2.1 基于链路质量感知的贪婪转发方法
• 3.2.2 无线链路成本的衡量指标
• 3.2.3 最大化单位成本下转发距离的路由判据
• 3.2.4 IAPS 路由判据的实现方法
• 3.3 基于竞争的机会式路由空洞绕行
• 3.3.1 目前的路由空洞绕行中存在的问题
• 3.3.2 基于竞争的机会式空洞绕行中的节点优先级
• 3.3.3 基于竞争的机会式空洞绕行中的重传抑制
• 第四章 仿真结果和分析
• 4.1 网络仿真工具介绍
• 4.2 仿真结果及分析
• 4.2.1 网络仿真中使用到的性能参数分析模型
• 4.2.2 仿真环境设置
• 4.2.3 仿真结果
• 第五章 结论和展望
• 致谢
• 论文发表情况
• 参考文献