无线Mesh网络MAC层协议优化问题研究

论文摘要

无线Mesh网络也称为“多跳网络”,是一种与传统无线网络完全不同的新型网络技术。随着计算机网络技术的不断发展,无线网络越来越引起人们的重视。本文主要研究无线Mesh网络MAC层协议的优化问题。近年来,针对无线Mesh网络的研究主要分为两大部分,一部分是对MAC层的DCF机制的优化研究,另一部分是对传输流的优化控制。作为一种新型的传输方式,网络编码可以大大提高无线网络吞吐量,网络编码主要分为流内和流间编码两种,目前已实现的无线网络编码的协议主要是基于较理想的网络状况或丢包率很低的网络,而实际的无线网络,丢包是不可避免的,而且研究表明实际无线Mesh网络的丢包率在30%左右或之上。本文首先针对无线Mesh网络的退避机制提出了一种将链路状况引入到退避时间的计算上来的优化算法,然后基于无线网络编码研究提出了新型的线性编码和双重解码策略。针对802.11 MAC层DCF的二进制退避算法存在的问题,即不能动态适应网络环境的变化,本文采用新型的延迟退避算法,将链路状况引入到退避和延迟时间的计算上来,使得数据帧的传输能够根据网络链路状况的变化而动态的调整,避免拥塞的产生和资源的浪费。针对前人提出的网络编码方法不能很好的适用于丢包率较高的无线网络,本文提出了适合于丢包率较高的无线Mesh网络的新型的线性网络编码和双重解码方案。编码包的形成采用随机线性编码策略,充分利用编码包的冗余特性,并且采用线性编码和机会转发策略相结合,创造更多的编码机会;在解码过程中,采用双重解码策略提高解码成功率,首先采用普通的OVERHEARD队列中的普通包进行解码,解码失败后再采用编码缓存里面线性独立的两个编码包解码,如果仍然解码失败则放弃此编码包,处理下一个编码包。最后通过理论分析和NS2实验仿真,通过比较吞吐量和解码成功率等性能指标,验证了我们提出的新型退避机制和新型线性编码、双重解码方案用于丢包率较高的无线Mesh网络的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容和目标
• 1.4 本文结构和安排
• 第2章 相关工作研究
• 2.1 无线 Mesh 网络（WMN）
• 2.2 网络编码的数学模型
• 2.2.1 图论基础分析
• 2.2.2 网络编码的理论模型分析
• 2.3 DCF 工作机制及二进制退避基本原理
• 第3章 线性网络编码设计及实现
• 3.1 网络编码应用介绍
• 3.1.1 Inter-flow 网络编码应用
• 3.1.2 Intra-flow 网络编码应用
• 3.1.3 网络编码优缺点分析
• 3.2 新型线性编码方案设计和理论分析
• 3.2.1 设计目标和设计思路
• 3.2.2 新型编码方案设计
• 3.2.3 新型编码方案理论分析
• 3.3 线性编码/解码的设计
• 3.3.1 编码实现
• 3.3.2 解码实现
• 3.4 编码/解码策略设计小结
• 第4章 仿真分析
• 4.1 NS2 仿真平台介绍
• 4.1.1 NS 基本原理
• 4.1.2 NS 仿真辅助工具
• 4.2 实验环境参量配置
• 4.3 仿真结果分析
• 第5章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文及其它成果