无线Ad Hoc网络QoS服务模型研究

论文摘要

随着无线网络技术的迅速发展,在Ad Hoc网络中提供服务质量（QoS）的保障得到了越来越广泛的研究。作为整个网络所能提供的服务质量的总体框架,QoS模型的设计是需要解决的一个突出的问题。目前已提出了多种针对Ad Hoc网络的QoS模型,如EPDS模型、DACME模型和SWAN模型等。EPDS模型可尽量保证不同级别业务之间服务质量的差别比例不变,但并没有改善总体的QoS保障性能。DACME模型仅使用接纳控制机制,不能提供足够的QoS保障。而SWAN模型仅仅将业务分为尽力而为和实时业务两类。为了适合大规模军用Ad Hoc网络的需要,本文在分析研究了现有多种QoS模型技术的基础上,提出了一种新的QoS模型:多业务多优先级模型MTPM（Multiple Traffics and Priorities Model）。本文提出的MTPM模型按照不同的QoS要求将业务分类,并通过分组调度保证相应业务的QoS要求（带宽、时延）。该QoS模型区分了业务的优先级,采取多级优先抢占（MLPP）的策略,能够保证在网络高负载的情况下,高优先级的业务通过“抢占”低优先级业务资源的方式仍然能够接入网络。同时也能够保证低优先级的业务使用网络资源的最低容限。该MTPM模型包含6个基本的模块,分别是:业务分类标记模块、自适应带宽管理模块、常规接纳控制模块、优先级接纳控制模块、拥塞控制模块和MAC层分组调度模块。该模型结构较为简单,易于实现,具有较好的可扩展性。该模型的特点是设计出了“优先级接纳控制模块”以及采用了WF2Q+和EDF两级结合的分组调度算法。“优先级接纳控制模块”的算法能够确实保证高优先级业务使用网络资源的“特权”。而WF2Q+和EDF两级结合的分组调度算法也使得模型适应网络动态变化的能力大为提高。仿真结果显示,该模型能够区分不同优先级的业务和不同QoS要求的业务,保证高优先级的业务对网络资源的优先使用权。该QoS模型也具有很好的自适应性以及可扩展性。本文首先介绍了Ad Hoc网络的特点,在Ad Hoc网络中支持QoS的问题、Ad Hoc网络的QoS结构以及QoS保障机制。第二章介绍并分析了几种典型的QoS模型并进一步介绍了Ad Hoc网络的QoS保障技术。第三章详细阐述了本文提出的多业务多优先级的MTPM模型。第四章讨论仿真模型设计的具体方法。在第五章,系统地分析了MTPM模型的仿真性能。最后,总结全文,并提出进一步改进工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 无线Ad Hoc 网络特点
• 1.1.2 Ad Hoc 网络支持QoS 的问题
• 1.1.3 Ad Hoc 网络的QoS 结构
• 1.2 Ad Hoc 网络的QoS 保障机制
• 1.2.1 Ad Hoc 网络QoS 路由
• 1.2.2 Ad Hoc 网络QoS 介质接纳控制
• 1.2.3 Ad Hoc 网络QoS 模型
• 1.3 本文研究目的和任务
• 第二章 QoS 模型及相关技术
• 2.1 IP 互联网中代表性的QoS 模型
• 2.1.1 综合服务模型
• 2.1.2 区分服务模型
• 2.2 无线Ad Hoc 网络中的QoS 模型
• 2.2.1 FQMM 模型
• 2.2.2 SWAN 模型
• 2.2.3 EPDS 模型
• 2.2.4 CLAD 模型
• 2.2.5 DACME 模型
• 2.3 QoS 保障相关技术
• 2.3.1 实时ECN
• 2.3.2 带宽代理
• 2.3.3 动态资源预留协议dRSVP
• 2.3.4 聚集资源预留协议ARSVP
• 2.3.5 混合的QoS 结构
• 2.3.6 带内信令协议INSIGNIA
• 2.4 队列管理
• 2.4.1 队列管理分组丢弃策略
• 2.4.2 队列管理的典型算法
• 2.4.2.1 RED 算法
• 2.4.2.2 成比例丢失率控制算法
• 2.5 分组调度
• 2.5.1 分组调度的功能
• 2.5.2 分组调度典型算法
• 2.6 小结
• 第三章 Ad Hoc 网络中的MTPM 服务模型
• 3.1 QoS 框架概述
• 3.2 MTPM 服务模型各模块详述
• 3.2.1 业务分类标记模块
• 3.2.2 自适应带宽管理模块
• 3.2.3 常规接纳控制模块
• 3.2.4 优先级接纳控制模块
• 3.2.5 拥塞控制模块
• 3.2.6 MAC 层的分组调度模块
• 3.3 小结
• 第四章 MTPM 服务模型仿真系统实现
• 4.1 系统设计思想
• 4.2 仿真系统实现
• 4.2.1 仿真平台
• 4.2.2 仿真场景
• 4.2.3 主要数据结构和参数
• 4.2.4 节点模型
• 4.2.5 仿真模块功能实现
• 4.2.5.1 常规接纳控制模块
• 4.2.5.2 优先级接纳控制模块
• 4.2.5.3 拥塞控制模块
• 4.2.5.4 MAC 层分组调度模块
• 4.3 小结
• 第五章 框架仿真及结果分析
• 5.1 网络仿真参数定义
• 5.2 仿真结果及分析
• 5.2.1 仿真实验一
• 5.2.2 仿真实验二
• 5.2.3 仿真实验三
• 5.2.4 仿真实验四
• 5.2.5 仿真实验五
• 5.2.6 仿真实验六
• 5.3 小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历