网络链路丢包率估计及其在Ad Hoc网络路由选择中的应用

论文摘要

当今的网络向着大型化,分布式,复杂化发展,网络管理者需要了解和掌握网络的内部特性,比如链路丢包率,时延,网络拓扑和OD流。但是通过直接进行网络测量的方法来获得网络内部参数的方法显得很困难。网络层析成像技术能够在无需内部节点协作的情况下完成对整个网络多种状态参数及其变化的估计。目前单播链路丢包率估计层析成像方法大都针对二叉树拓扑结构进行讨论,且存在发送探测包过多的问题。本文提出了任意树状拓扑结构的单播链路丢包率估计层析成像方法,该方法在根节点一次性向所有叶节点发送背靠背探测包群;包群中相邻节点或相近节点可以自由组合成包对、三包组、四包组等,获得路径的丢包率和条件丢包率,构成超定方程组;最后使用牛顿迭代算法完成丢包率的估计。ns2的仿真验证了本文的算法可以实现任意树状拓扑结构下的丢包率估计,并且能有效减少探测包的数量,提高丢包率估计精度。无线自组织网络,即Ad Hoc网络,是一种无中心节点,多跳,自组织,能量受限的网络。根据Ad Hoc网络的特殊性,路由协议的设计已成为研究的重点和难点,而负载均衡路由是当前研究的一个热点问题。本文提出了一种适合Ad Hoc网络的链路丢包率估计方法,并应用于负载均衡的Ad Hoc网络路由选择,在多径DSR路由协议基础上,提出一种负载均衡的多径DSR路由协议。针对Ad Hoc网络链路丢包率求解,提出如下思路:(1)为节省Ad Hoc网络带宽资源,采用被动收集背靠背TCP包的方法,求解链路丢包率;(2)在多径DSR路由协议下,源节点和目的节点之间同时存在多条路径,源节点到多个目的节点的所有路径构成一个网状的拓扑结构。我们通过改进任意树状拓扑结构单播链路丢包率估计层析成像方法,获得网状拓扑结构下的Ad Hoc网络单播链路丢包率估计层析成像方法。针对Ad Hoc网络多径DSR路由的负载均衡问题,我们在源节点采用多路径传输(MPT)机制,根据前述方法获得的链路丢包率确定各条路径的负载:存在大丢包率链路的路径少发数据包,各条链路丢包率小的路径多发数据包。并且当有某条链路丢包率过大时,先根据源节点路由表中记录的到其他目的节点的路由信息来找一条新的路径代替该链路。本文在NS2中通过仿真验证了改进算法能有效降低网络平均丢包率,提高网络吞吐率,均衡网络负载。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景意义
• 1.1.1 网络层析成像
• 1.1.2 Ad Hoc 网络路由协议
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 网络链路丢包率层析成像研究现状
• 1.2.2 Ad Hoc 网络负载均衡路由协议研究现状
• 1.3 本文研究思路
• 1.4 论文结构安排
• 第2章 网络层析成像技术
• 2.1 网络性能参数测量
• 2.1.1 测量方法分类
• 2.1.2 通信方式分类
• 2.1.3 测量位置分类
• 2.2 网络性能参数估计
• 第3章 任意树状拓扑链路丢包率估计
• 3.1 估计基础
• 3.2 单播丢包率估计
• 3.2.1 包对模型
• 3.2.2 三包组模型
• 3.2.3 包群模型
• 3.3 任意树状拓扑结构的丢包率估计算法
• 3.4 算法性能仿真及分析
• 第4章 链路丢包率在 Ad Hoc 网络路由选择中的应用
• 4.1 Ad Hoc 网络路由协议简介
• 4.1.1 路由协议分类
• 4.1.2 路由协议之间的性能比较
• 4.2 多径源动态路由协议（DSMR）
• 4.2.1 源动态路由DSR（Dynamic Source Routing）协议
• 4.2.2 多径源动态路由协议
• 4.3 改进多径源动态路由协议（I-DSMR）
• 4.3.1 多径DSR 协议问题分析
• 4.3.2 多径DSR 协议改进方法
• 4.4 基于TCP 包的被动测量
• 4.4.1 TCP 被动测量原理
• 4.4.2 Ad Hoc 网络中TCP 包被动测量方法
• 4.5 Ad Hoc 网络中链路丢包率估计
• 4.5.1 丢包率估计新问题分析
• 4.5.2 丢包率估计新问题解决思路
• 4.6 性能分析与仿真
• 4.6.1 协议性能评价
• 4.6.2 仿真工具简介
• 4.6.3 仿真模型
• 4.6.4 仿真结果
• 第5章 论文总结及建议
• 5.1 论文总结
• 5.2 下一步工作建议
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历与研究成果