無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)(WMN)是先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)之一，在無(wú)線(xiàn)骨干網(wǎng)和移動(dòng)自組織網(wǎng)領(lǐng)域都具有非常廣闊的應(yīng)用前景。WMN中不存在任何中心節(jié)點(diǎn)，所有設(shè)備能夠自組織自配置地完成無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的建立和維護(hù)。然而，絕大多數(shù)現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)都只能實(shí)現(xiàn)單跳WMN或者中心化的多跳WMN，主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的無(wú)線(xiàn)MAC層協(xié)議不具備分布式多跳功能。近年來(lái)，IEEE標(biāo)準(zhǔn)組和WiMedia聯(lián)盟陸續(xù)出臺(tái)了專(zhuān)門(mén)針對(duì)Mesh網(wǎng)開(kāi)發(fā)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)都圍繞著分布式多跳MAC層的設(shè)計(jì)。

2、在不斷深入的WMN系統(tǒng)架構(gòu)研究中，MAC層信標(biāo)協(xié)議得到了前所未有的關(guān)注和發(fā)展，因?yàn)橹芷谛缘男艠?biāo)調(diào)度能夠從靈活性、可擴(kuò)展性、Qos等多方面提高分布式多跳Mesh網(wǎng)的性能。
　　主要工作有以下幾個(gè)方面:
　　(1)概述了無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)、基本特征和應(yīng)用場(chǎng)景。介紹了WMN的協(xié)議棧架構(gòu)及各層技術(shù)特點(diǎn)，分析了傳統(tǒng)MAC層協(xié)議不適用于多跳無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)的原因并介紹了多跳MAC層的基本實(shí)現(xiàn)原理。
　　(2)研究了兩種典型的W

3、MN系統(tǒng)架構(gòu):PMP和MP-MP，分別對(duì)應(yīng)著中心化的單跳WMN和分布式多跳WMN。比較分析不同信標(biāo)調(diào)度機(jī)制的優(yōu)劣，實(shí)現(xiàn)了對(duì)等專(zhuān)用信標(biāo)期方式下的分布式多跳WMN系統(tǒng)架構(gòu)。搭建了目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的軟仿真平臺(tái)，包括設(shè)備的隨機(jī)漫步移動(dòng)模型和多徑衰落信道傳輸模型。實(shí)現(xiàn)了靈活獨(dú)立的信標(biāo)調(diào)度機(jī)制，包括BP建立、信標(biāo)丟失及碰撞、BP收縮三個(gè)功能，同時(shí)利用信標(biāo)交互完成了全網(wǎng)的時(shí)間同步。
　　(3)研究了信標(biāo)調(diào)度機(jī)制的具體實(shí)現(xiàn)流程，并在實(shí)際仿真基礎(chǔ)上得到了特

4、定網(wǎng)絡(luò)規(guī)模下的基本信標(biāo)參數(shù)的優(yōu)化選擇。通過(guò)仿真BP建立過(guò)程，觀(guān)察設(shè)備接入概率和BP平均長(zhǎng)度變化，分析了BP最大長(zhǎng)度和擴(kuò)展時(shí)隙窗口的作用機(jī)制及相互制約關(guān)系。在不同擴(kuò)展時(shí)隙窗口下，統(tǒng)計(jì)出了BP收縮過(guò)程的BP長(zhǎng)度和碰撞收斂時(shí)間的累積概率分布，仿真結(jié)果表明，在目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中，長(zhǎng)度為2的擴(kuò)展時(shí)隙窗口能更好的在有限BP長(zhǎng)度下，實(shí)現(xiàn)BP碰撞解決過(guò)程的快速收斂。聯(lián)合仿真BP收縮和時(shí)隙沖突解決功能，對(duì)比不同信標(biāo)丟失機(jī)制下的BP收縮碰撞發(fā)生概率及無(wú)碰撞收斂時(shí)間

5、的概率累積分布，得到信標(biāo)最大丟失參數(shù)的折衷取值。
　　(4)研究了目標(biāo)WMN架構(gòu)中的多跳同步實(shí)現(xiàn)機(jī)制，依次仿真了固定場(chǎng)景和移動(dòng)場(chǎng)景下的網(wǎng)絡(luò)同步性能。運(yùn)用特殊的六邊形拓?fù)溥M(jìn)行極端情形下的多跳網(wǎng)絡(luò)同步仿真，驗(yàn)證了網(wǎng)絡(luò)最大傳播時(shí)延對(duì)同步參數(shù)的影響。在陰影衰落信道中仿真了不同BPST調(diào)整間隔下的網(wǎng)絡(luò)同步性能，并依據(jù)同等效果下，保護(hù)時(shí)間越小越好的原則，得到了目標(biāo)場(chǎng)景下的BPST調(diào)整間隔參考取值。研究分析了多徑衰落效應(yīng)對(duì)同步過(guò)程的影響，不同移