基于2P协议的长距离无线Mesh网络的QoS研究

论文摘要

在人口密度低、经济落后的发展中地区,由于成本过高无法采用有线电话、蜂窝、WiMax、卫星、光纤等现有的网络连接解决方案。这使得如何在人口密度低、经济落后的地区进行网络部署成为了一个研究热点。随着单板计算机和802.11无线网卡等设备价格的降低,使得基于WiFi的长距离无线Mesh网络在价格上的优势凸显出来。这类网络由使用高增益定向天线的点到点长距离链路组成,为发展中地区的用户提供文件传送、收发e-mail、IP电话、远程学习、电子政务等服务。长距离无线Mesh网络面临的一大挑战是在现有的802.11协议下网络的性能较差,因此需要一种能在长距离环境下支持上面多种服务的协议。本文作者以2P协议作为MAC协议提出了一种在长距离无线Mesh网络上满足不同业务类服务要求的协议。2P MAC协议是一种基于TDMA的协议,分为同时传输（SynTx）和同时接收（SynRx）两个阶段（2-Phase）,消除了相邻链路间的干扰。在长距离无线Mesh网络中需要支持多种业务类的传输,作者采用最大带宽分配模型（MAR）为各业务类的带宽实施动态的保护,在网络没有发生拥塞时所有业务类共享所有的可用带宽,一旦网络发生拥塞便对业务类的分配带宽进行保护。在MAR模型的基础上对进入网络的业务流进行准入控制,对允许进人的流进行带宽预留,保证QoS业务的带宽需求,并为每条进入网络的流提供一条最大业务类可用带宽的路径。同时为了满足QoS业务的延迟要求本文提出基于服务指标的调度算法。作者根据2P协议的拓扑必须为二分图的这一特点,对2P协议现有的树形拓扑进行了修改。采用多段图作为网络拓扑,增加了网络上两节点间的备用路由。作者首先在NS中实现了多接口节点的配置,给出了能够支持多接口的DSR协议,并实现了上述的带宽分配算法和QoS机制,仿真实验证明,改进后的系统对业务类的带宽提供动态保护,能为不同速率和延迟要求的实时业务提供参数化的QoS。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景和选题动机
• 1.2 论文的工作
• 1.3 论文结构
• 第二章 2P MAC 协议
• 2.1 Mesh 网络简介
• 2.2 定向天线简介
• 2.2.1 定向天线的分类
• 2.2.2 定向天线的模式
• 2.2.3 定向天线的优点
• 2.3 802.11 协议的缺点
• 2.3.1 低效的链路层重传机制
• 2.3.2 长距离链路上的冲突
• 2.3.3 多链路间的干扰
• 2.4 2P MAC 协议
• 2.4.1 2P MAC 协议的基础实验
• 2.4.2 2P 操作
• 第三章 基于2P 协议的保证QoS 的算法设计
• 3.1 NS 中支持多接口的DSR 路由算法设计
• 3.1.1 NS 中的移动节点模型
• 3.1.2 多接口节点模型
• 3.1.3 支持多接口的DSR 路由
• 3.2 2P 网络中QoS 路由算法设计
• 3.2.1 MAR 带宽约束模型
• 3.2.2 基于MAR 模型的QoS 流准入控制算法
• 3.3 基于服务指标的调度算法
• 3.3.1 实时业务的服务指标
• 3.3.2 基于服务指标的调度算法
• 3.4 本章小结
• 第四章 算法在NS 中的实现
• 4.1 支持多接口DSR 协议的实现
• 4.1.1 多接口节点的配置
• 4.1.2 多接口DSR 协议的实现
• 4.2 MQDSR 协议中QoS 机制实现
• 4.2.1 业务请求信息和QoS 信息
• 4.2.2 准入控制流程
• 4.2.3 带宽虚预留
• 4.3 基于服务指标的调度算法
• 第五章 MQDSR 协议性能评价
• 5.1 MQDSR 协议在线性拓扑上的性能评价
• 5.2 在复杂场景下的性能评价
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢