基于标签交换的无线多跳网络MAC层快速转发机制研究

论文摘要

随着无线设备价格不断下降和性能不断的提升，越来越多的人选择无线方式上网，然而如何才能突破WLAN的传统“热点”结构，提供大面积无线“热区”覆盖，如何提高无线多跳网络中转发效率、减少数据传输中的时延以及提高无线网络的服务质量是目前研究的热点，也是迫切需要解决的问题。针对以上问题，在论文中采用了基于标签交换的无线多跳网络MAC层快速转发机制。既在无线多跳网络中，一个带有支持标签交换模块的无线网卡，其转发节点允许数据包转发的过程完全控制在网卡内部，而不需要像原协议那样把数据包从网卡传送到主机系统做处理，再把数据包传送到网卡进行转发，不需要节点CPU处理转发。在信道接入中为了提高包转发的效率，本文对802.11的MAC层控制帧做出一点改进。用多协议标签交换技术把控制帧和标签相结合，分别用标签和RTS、RTS+ACK结合成LRTS、LACK帧，以减少信道接入的延时。转发节点根据上游节点传来的LACK和LRTS中的标签查询转发路径，并在标签转发交换表中建立一个条目，把上游节点的MAC地址和下游节点的MAC地址以及传入标签和传出标签存储在表中。以后所有从上游节点传送来相同传入标签的数据包都会按照表中的条目的路径来转发。为了减少转发过程中的不公平性，本文使用了QoS／CoS（Quality of Service／Class of Service）技术对数据包转发的优先级加以控制，对延时敏感的实时业务的服务质量提供保障。最后用改进的MAC协议和802.11 MAC协议通过网络仿真对比转发延时性能，仿真结果证明了标签交换快速转发机制的可行性与有效性，该机制对无线多跳网络的转发延时的改进是有意义的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 第1章 研究背景与内容
• 1.1 论文的研究背景
• 1.2 国内外研究现状与进展
• 1.2.1 标准化现状与进展
• 1.2.2 商用化进展
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 相关技术概述
• 2.1 无线多跳网络
• 2.1.1 ad hoc 网络
• 2.1.2 无线 Mesh 网络
• 2.1.3 无线多跳网络和其他网络的对比
• 2.1.4 无线多跳网络 MAC 层设计以及问题
• 2.2 多协议标签交换 （MPLS）
• 2.2.1 MPLS 的特点
• 2.2.2 MPLS 的技术原理
• 第3章 802.11x 与 MAC 协议分析
• 3.1 802.11 物理层
• 3.2 802.11 的 MAC 协议
• 3.2.1 载波侦听多址接入/碰撞回避（CSMA/CA）机制
• 3.2.2 802.11 DCF 信道接入机制
• 3.2.3 基于 802.11 无线多跳网络的转发过程
• 3.2.4 802.11e 的 EDCF 机制
• 3.3 802.11 存在的问题
• 3.3.1 隐藏终端和暴露终端引起的问题
• 3.3.2 802.11 中退避指数的不公平
• 3.3.3 MAC 层缺少适合无线多跳网络的控制机制
• 第4章 基于标签交换的 MAC 层快速转发机制
• 4.1 带转发接口的无线网卡结构
• 4.2 改进 802.11 的 MAC 层协议
• 4.3 使用标签交换快速转发机制的转发过程
• 4.4 使用服务质量 （QoS/CoS） 控制
• 第5章 网络仿真
• 5.1 网络仿真简介
• 5.2 延时分析
• 5.3 仿真中 NS 的设置
• 5.4 仿真结果分析
• 5.4.1 单向流拓扑
• 5.4.2 双向流拓扑
• 5.4.3 同向流拓扑
• 结论
• 致谢
• 参考文献