无线Mesh网络的QoS路由研究

论文摘要

近年来，无线Mesh网络（WMN）作为一种新兴的网络技术渐渐地走入了人们的视线，并以众多其它无线网络无可比拟的优势成为下一代因特网技术的重要组成部分。另一方面，多媒体业务的普及和商业应用的进展对于无线Mesh网络提供服务质量（QoS）保障的能力提出了越来越高的要求。因此研究无线Mesh网络中的QoS保障技术将具有重要的理论价值和实际意义。本文着重研究了在路由层为无线Mesh网络提供QoS保障的关键技术，包括单播QoS路由机制和多播QoS机制。多媒体业务对时延、带宽、丢包率等QoS参数均较敏感，路由协议设计需综合考虑多种QoS参数约束。针对无线Mesh网络的单播应用，论文基于AODV协议提出一种多约束的QoS路由算法MQ-AODV（Multi-constrained QoS-AODV），从满足不同应用QoS需求的角度出发，在一定程度上解决了无线Mesh网络中的路由选择问题。在路由发现方面，通过计算每条路径对于数据流QoS需求的“不满足度”，将多个QoS参数约束和目标简化为单个约束和目标，减小了计算的复杂度。在路由维护的过程中，MQ-AODV算法引入了一种路由预先修复机制，避免了等到路径断裂才修复路径造成的传输时延。通过NS2仿真结果表明，MQ-AODV算法比AODV更好地减少了数据流传输的延迟和丢包，有效提高了网络的吞吐量。针对无线Mesh网络的多媒体多播应用，论文提出了一种RAC-QoS（Rate-adaptiveAdmission Control -QoS）机制来提供速率自适应的接入控制。RAC-QoS机制通过在网络层估算网络带宽后反馈给应用层，实现多媒体多播源的发送速率自适应，并提供了数据流的接入控制及分等级服务等功能。RAC-QoS机制主要通过路由层的多播路由协议实现。在应用层的发送速率自适应，体现了应用层和网络层跨层设计的思想。在不同网络场景中的仿真实验表明，RAC-QoS机制的带宽测量方法能够准确的反应网络的拥塞状况，并且有效的减小数据流的传输时延和丢包，大大提高了网络性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 英文缩略语表
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与研究意义
• 1.2 研究内容
• 1.3 论文章节安排
• 第二章 无线Mesh 网络基本概念
• 2.1 无线Mesh 网络的定义
• 2.2 无线Mesh 网络的体系结构
• 2.3 无线Mesh 网络的应用
• 2.4 无线Mesh 网络中的关键技术
• 2.5 无线Mesh 网络路由协议研究现状
• 2.5.1 单播路由协议研究
• 2.5.2 多播路由协议研究
• 2.6 本章小结
• 第三章 无线Mesh 网络中的QoS 路由算法
• 3.1 QoS 的基本概念
• 3.2 无线Mesh 网络实施QoS 保障面临的问题
• 3.3 无线Mesh 网络中QoS 路由策略分析
• 3.4 常见的无线Mesh 网络QoS 路由协议分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 无线Mesh 网络中的多约束QoS 路由算法
• 4.1 AODV 路由算法原理与实现
• 4.1.1 AODV 协议中的关键问题
• 4.1.2 算法描述
• 4.1.3 协议具体实现
• 4.2 MQ-AODV 算法思想
• 4.2.1 多QoS 约束的路由选择函数
• 4.2.2 MQ-AODV 中的预先修复机制
• 4.3 MQ-AODV 协议实现
• 4.3.1 网络参数的测量
• 4.3.2 协议的详细处理过程
• 4.3.3 协议中其它实现细节
• 4.4 协议仿真与性能评价
• 4.4.1 NS2 简介
• 4.4.2 仿真场景设置
• 4.4.3 仿真结果及分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 一种无线Mesh 网络中的多媒体QoS 多播机制
• 5.1 MAODV 协议算法描述
• 5.1.1 MAODV 协议的路由表
• 5.1.2 路由控制分组
• 5.1.3 MAODV 算法描述
• 5.2 RAC-QoS 机制的总体设计
• 5.2.1 预留带宽
• 5.2.2 带宽测量机制
• 5.2.3 节点带宽信息的交换与维护
• 5.2.4 分等级服务
• 5.3 RAC-QoS 机制的具体实现
• 5.3.1 控制报文的扩展
• 5.3.2 协议流程改进
• 5.4 仿真实验和性能评价
• 5.4.1 带宽测量方法的有效性
• 5.4.2 全网性能分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目
• 致谢