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无线网状网(Mesh)是由Ad Hoc网络发展而来的相对静态的无线网络,是Internet的无线版本。无线网状网具有自组织、自配置和自愈性的特点,能够自动地将各个节点组织起来建立一个Ad Hoc网络并维持网状网络的连通性,是一种多跳的宽带无线网络结构,也是一种高容量、高速率、低功耗、低成本的分布式网络。
由于无线mesh网络(WMN)在拓扑、传输和业务上的种种特性,传统的用于有线网络的分层协议设计已不能保证其服务质量(QoS),探索基于物理层、MAC层、路由等协议层的WMN跨层设计方法的目标是在无线资源利用率和多媒体业务的QoS需求两方面达到较好的平衡。
本文核心内容主要基于IEEE802.11的MAC协议对无线mesh网络进行跨层分析,重点研究路由协议的跨层设计,主要包括以下几个方面。
①首先详细介绍了无线mesh网络的特点,然后描述了跨层设计的内容和相关原理,并对几种典型的跨层设计进行分析。
②重点研究按需距离向量路由协议(AODV)的原理,分析协议本身存在的问题以及相关改进跨层协议中存在的不足,提出一种基于跨层设计的改进算法。
⑨针对在mesh网络中大部分节点移动性较低的情况,提出的一种基于信道质量和链路质量加权的跨层路由算法。该算法以节点平均分组时延、BER(误比特率)、跳数三因素作为加权系数,通过在路由发现过程中累计权值大小作为代价函数,选择代价值较小的路径为优选路径。在路由维护过程中,提出一种基于MAC层数据帧重传机制的负载均衡策略,动态反映节点繁忙度,减少数据包在繁忙节点的碰撞,使信道资源的分配合理化,并以此机制代替路由维护过程的hello消息机制,节省协议开销,优化路由性能。为验证改进算法,本文对无线mesh网络中普遍应用的AODV路由协议以及改进后的路由协议进行了仿真建模,并对这两个算法的系统吞吐量、平均端到端时延,分组传递率等方面分别进行了比较分析。仿真结果表明改进算法对无线mesh网络的系统吞吐量和降低系统时延等有明显的效果,为提高无线mesh网络性能提供了一定的参考。
最后总结全文,并对未来的工作进行了展望。