WMN中移动管理和负载均衡技术研究

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WMN(Wireless Mesh Network)是一种新兴的无线多跳通信网络,因其具有自组织性、自愈性、易部署、覆盖范围广等特点而逐渐成为了无线通信领域的热点研究对象。WMN为终端用户提供快速的Internet接入服务,无线终端用户的移动性要求WMN应具有高效的终端移动管理策略;另外,随着终端用户数量的不断增加,WMN的网关节点成为瓶颈节点,多网关WMN应用而生,网关的负载均衡问题逐渐成为热点研究问题。本文以WMN为研究对象,以实现终端移动管理和网关负载均衡为研究目的,依据WMN的官方标准IEEE802.11s深入分析WMN的工作机制,结合其工作特点和缺陷,提出MAC层终端移动管理策略和多网关负载均衡混合无线Mesh协议,主要内容包括:(1)MAC层终端移动管理策略。该策略修改WMN的代理更新机制,为接入点设置邻居代理表,保存邻居接入点的代理信息,用于及时判断并确认移动终端切换接入点前所连接的接入点;另外该策略为终端切换接入点过程添加缓存机制,缓存终端切换接入点时正在接收的数据,以减少数据包的丢失。搭建仿真环境对该策略进行仿真实现以测试其工作性能,仿真实验结果表明,该策略可以减少终端移动并切换接入点时造成的数据包丢失和切换时延。(2)多网关负载均衡混合无线Mesh协议(Multi-Gateway Load Balance Hybrid Wireless Mesh Protocol,MGLB_HWMP)。它由HWMP协议改进而来,该协议定义节点的发送队列中当前队列长度和队列最大度的比值作为节点的负载值,并将节点负载值写入到PREQ消息帧中,在路径树的建立和维护过程中,综合考虑节点负载值和路径度量值,尽量绕开负载较重的节点,实现路径节点的负载均衡;另外该协议将网关节点的负载值写入到PREQ帧和PUC帧中传递给路径树上的接入点,并为接入点设计了一个合理的网关选择策略,让接入点将发到外网的数据流合理地分配到各个网关上,实现网关节点的负载均衡。搭建仿真环境对该MGLB_HWMP协议进行仿真实现,仿真实验结果表明该协议能够有效地工作,均衡网关负载,提高网络性能。
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