基于网络编码的无线mesh网络机会路由研究与实现

论文摘要

无线mesh网络以其较高的可靠性、较强的自组织性和自愈性正受到越来越多的关注。网络编码及机会路由作为一种全新的技术,能够有效提高无线mesh网络的数据吞吐量,因此迅速成为近些年的热门研究方向之一。本文首先从无线mesh网络存在的问题出发,展示了引入网络编码及机会路由后无线mesh网络的巨大性能改善,并介绍了一种基于网络编码的机会路由机制(MORE)。该机制巧妙地引入了网络编码思想并有效地解决了机会路由在实施过程中存在的协商问题,由此设计出了一套分布式转发调度算法,从而大大提升了网络吞吐性能。但是,由于该机制所基于的路径度量仅采用短固定报文进行周期性探测,人为假定数据包丢失的概率与其大小无关,而且是独立同分布,这使得网络性能得不到充分发挥,有鉴于此,本文提出一种改进型MORE方案,通过重新设计度量和测量机制,使之能够更大程度提升网络吞吐性能,并通过OPNET仿真平台对改进型MORE的效能进行验证,通过仿真结果对比,发现改进型MORE能够给网络带来35%左右的吞吐量提升。随后,本文围绕MORE在Linux中的实现方案进行探讨,在Linux平台下提出了更加高效和符合工程应用的实现架构和操作流程,并搭建实测平台对其进行实测。综上所述,本文提出的改进MORE能够有效地改善无线mesh网络的数据吞吐性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 背景及意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究内容及主要工作
• 1.4 本文的组织结构
• 第二章 基于网络编码的机会路由
• 2.1 WMN存在的问题
• 2.2 网络编码原理
• 2.2.1 线性网络编码
• 2.2.2 线性系数选择方案
• 2.2.3 实用无线网络编码方案
• 2.3 机会路由基本原理
• 2.4 MORE机会路由方案
• 2.4.1 概述与分析
• 2.4.2 定义与假设
• 2.4.3 编码过程
• 2.4.4 路由转发过程
• 2.4.5 解码过程
• 2.4.6 转发调度问题
• 2.4.7 传送结束及异常处理
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于可变长报文的探测方法设计
• 3.1 问题提出
• 3.2 路径测量模型
• 3.3 基于可变长报文的探测方法
• 3.3.1 探测方法设计
• 3.3.2 算法分析
• 3.3.3 仿真环境
• 3.3.4 性能指标
• 3.3.5 仿真分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于链路质量和负载的度量设计
• 4.1 问题描述
• 4.2 基于链路质量和负载的度量设计
• 4.2.1 链路质量参数
• 4.2.2 剩余带宽计算
• 4.2.3 度量值计算
• 4.2.4 候选转发节点选择
• 4.2.5 仿真分析
• 4.3 两种改进方案相结合
• 4.3.1 算法分析
• 4.3.2 仿真分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 实现方案和主要技术
• 5.1 Linux平台简介
• 5.2 总体框架
• 5.3 关键技术
• 5.3.1 数据的发送与接收
• 5.3.2 数据结构设计
• 5.3.3 编码实现
• 5.3.4 解码实现
• 5.3.5 ACK报文处理
• 5.3.6 多定时器管理
• credit计算'>5.3.7 TX_credit计算
• 5.3.8 ETX信息收集
• 5.3.9 Daemon程序的实现
• 5.3.10 事件处理
• 5.4 平台验证和分析
• 5.4.1 测试原理
• 5.4.2 测试结果及分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录