多射频多信道无线网状网QoS路由算法设计与仿真实现

论文摘要

无线网状网（Wireless Mesh Network,WMN）是一种解决“最后一公里”瓶颈问题的新型网络结构,具有高速率、高吞吐量、易扩展、初期投资成本低、性能稳定等优点。WMN中需要支持多种实时应用,但无线网络中信道环境是实时变化的,实时应用传输质量很难保证。因此,如何根据节点带宽信息为实时应用提供合适的服务质量（Quality of Service, QoS）保障是一项非常关键的问题。为此,从路由角度方面保障WMN中业务的QoS,设计一个能够根据节点带宽信息进行选路的QoS路由协议具有重要意义。本文首先阐述了国内外WMN的研究现状和关键技术,分析了经典的最优化链路状态（Optimized Link State Routing, OLSR）协议的不足之处。然后,本文在OLSR协议的基础上增加了对节点可用带宽估计的算法,分析和论述了跨层设计是解决QoS有效的、可行的方法。由此,本文对WMN中的广播报文和拓扑控制报文数据结构进行了扩展,并提出了一种基于跨层设计的QoS最优化链路状态（Cross-Layer based QoS OLSR, CLQ-OLSR）协议,可在物理路由的基础上利用逻辑路由实现对实时应用的QoS保证。同时,本文还对多射频多信道WMN进行了研究,通过充分利用网络中节点的多个射频接口这一特征,在保证实时应用QoS需求的同时,可将WMN的吞吐量明显提高。最后,本文在QualNet5.0.2平台上对CLQ-OLSR协议进行了仿真。结果表明CLQ-OLSR协议对实时应用能提供基于链路带宽的QoS保证,不仅降低了端到端延迟和延迟抖动,提高了数据包成功接收概率,而且在没有明显增加开销的前提下提高了吞吐量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的与意义
• 1.3 论文主要工作和结构安排
• 1.4 课题来源
• 第2章 WMN概述
• 2.1 WMN的基础架构
• 2.2 WMN中存在的挑战
• 2.3 WMN设计要点
• 2.3.1 应用层设计
• 2.3.2 传输层设计
• 2.3.3 网络层设计
• 2.3.4 媒体访问控制层设计
• 2.3.5 物理层设计
• 2.4 多射频多信道WMN中的关键技术
• 2.4.1 多射频技术
• 2.4.2 信道分配技术
• 2.4.3 WMN路由判据的设计
• 2.4.4 WMN中的负载均衡技术
• 2.4.5 WMN中的多媒体通信技术
• 2.5 无线网络中的QoS支持
• 2.6 WMN的跨层设计
• 2.6.1 跨层设计的思想
• 2.6.2 跨层设计的方法
• 2.7 本章小结
• 第3章 CLQ-OLSR路由协议设计
• 3.1 最优化链路状态协议
• 3.2 节点可用带宽估计
• 3.3 CLQ-OLSR的带宽信息广播机制
• 3.3.1 HELLO消息的设计
• 3.3.2 TC消息的设计
• 3.4 基于带宽信息的跨层QoS逻辑路由
• 3.4.1 跨层QoS逻辑路由机制
• 3.4.2 跨层QoS逻辑路由数据结构设计及处理
• 3.4.3 基于节点带宽估计的逻辑路由
• 3.5 CLQ-OLSR在多射频多信道WMN中的实现
• 3.6 本章小结
• 第4章 仿真和性能分析
• 4.1 QualNet5.0仿真平台简述
• 4.2 仿真场景设置
• 4.3 仿真结果分析
• 4.3.1 网格拓扑条件下的仿真分析
• 4.3.2 不同拓扑条件下的仿真分析
• 4.3.3 不同应用条件下的仿真分析
• 4.3.4 CLQ-OLSR协议的开销分析
• 4.3.5 CLQ-OLSR的可扩展性分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与期望
• 参考文献
• 附录
• 致谢