Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)擁塞檢測(cè)與控制的研究.pdf

1、隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展和便攜設(shè)備的不斷普及，人們對(duì)于低成本、易用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)需求日益增長(zhǎng)。而 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)以其優(yōu)越的自組織特性被認(rèn)為是最理想的未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)候選構(gòu)架之一。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種由若干無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備臨時(shí)組成的、不需要固定通信設(shè)施支持的無(wú)中心網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)既是通信終端，又可作為路由器，為其它節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以自行組織成網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分布式管理。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)在野外作戰(zhàn)、搶險(xiǎn)救災(zāi)、臨時(shí)會(huì)議、無(wú)線家庭網(wǎng)絡(luò)等軍用

2、和民用通信領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的研究熱點(diǎn)主要包括：路由協(xié)議、MAC協(xié)議、擁塞控制、跨層設(shè)計(jì)、安全性、QoS保證技術(shù)、功率控制與管理、傳輸層協(xié)議等。
　　擁塞問(wèn)題是制約Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)性能的一個(gè)重要因素。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)既有收發(fā)任務(wù)，還要為其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。有些節(jié)點(diǎn)會(huì)成為多個(gè)數(shù)據(jù)流的交匯點(diǎn)，因此有很多數(shù)據(jù)包需要此點(diǎn)排隊(duì)處理。但如果這種情況持續(xù)發(fā)生，當(dāng)緩存耗盡節(jié)點(diǎn)就會(huì)丟棄數(shù)據(jù)包，在這些節(jié)點(diǎn)上極可能產(chǎn)生擁塞的情況。

3、擁塞會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能的惡化，造成網(wǎng)絡(luò)的吞吐量降低、丟包率增大、時(shí)延增大和開(kāi)銷(xiāo)增加等等。本文針對(duì) Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的擁塞問(wèn)題，在充分分析和論證各種用于解決擁塞問(wèn)題的方法基礎(chǔ)上，對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行了深入研究：
　　第一，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的擁塞檢測(cè)方法。針對(duì)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)擁塞的特點(diǎn)，本文提出了一種基于擁塞趨勢(shì)度的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)擁塞檢測(cè)方法。擁塞趨勢(shì)度將緩存隊(duì)列長(zhǎng)度和MAC層輸入、輸出速率相結(jié)合，表示了節(jié)點(diǎn)緩存到達(dá)滿載的速率。該

4、方法不僅可以測(cè)量節(jié)點(diǎn)擁塞程度，還可以反映節(jié)點(diǎn)擁塞的變化趨勢(shì)。為進(jìn)一步采取適當(dāng)?shù)膿砣徑獯胧?，解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問(wèn)題提供了準(zhǔn)確可靠的信息。
　　第二，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)擁塞緩解路由協(xié)議。針對(duì)傳統(tǒng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議通常以跳數(shù)最少作為路由查找的標(biāo)準(zhǔn)，往往忽略了網(wǎng)絡(luò)擁塞對(duì) Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)性能的影響，本文提出了一種基于節(jié)點(diǎn)傳輸勢(shì)能的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)擁塞緩解路由協(xié)議AH-RBP（Ad Hoc Routing Based on Potentia

5、l）。AH-RBP協(xié)議是一種多路徑的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)擁塞情況的檢測(cè)，給網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)賦予適當(dāng)?shù)膫鬏攧?shì)能，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的傳輸勢(shì)能使數(shù)據(jù)包沿著擁塞程度較低且路徑較短的路由來(lái)傳輸，這樣可以使路由繞過(guò)擁塞節(jié)點(diǎn)，緩解擁塞對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響，提高Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)吞吐量、降低丟包率。
　　第三，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)速率自適應(yīng)MAC協(xié)議。速率自適應(yīng)MAC協(xié)議可以提高信道利用率。但當(dāng)擁塞發(fā)生時(shí)，在信道質(zhì)量較好的鏈路上以較高速率發(fā)送大量數(shù)據(jù)，會(huì)使擁

6、塞進(jìn)一步惡化。因此，本文提出一種基于擁塞檢測(cè)的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)速率自適應(yīng)MAC協(xié)議ARCD（Auto Rate based on Congestion Detection）。ARCD協(xié)議根據(jù)信道質(zhì)量選擇適當(dāng)?shù)膫鬏斔俾?，并根?jù)節(jié)點(diǎn)的擁塞情況和信道質(zhì)量來(lái)選擇一次接入信道后連續(xù)發(fā)包的數(shù)量。ARCD協(xié)議可以在信道質(zhì)量好，節(jié)點(diǎn)擁塞程度較低的時(shí)候以較高速率連續(xù)傳輸較多的數(shù)據(jù)包；在信道質(zhì)量不好，節(jié)點(diǎn)擁塞程度較高時(shí)，以較低速率發(fā)送較少的數(shù)據(jù)包。ARCD