多接口多信道無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的路由算法和信道分配研究.pdf

1、無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是一種具有分層結(jié)構(gòu)的新型無線網(wǎng)絡(luò)，其主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“最后一公里”寬帶接入，并以較低的網(wǎng)絡(luò)部署成本和維護(hù)成本提供高速的數(shù)據(jù)覆蓋能力。因此，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)被廣泛視為下一代無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
　　無線MESH網(wǎng)絡(luò)允許多種通信系統(tǒng)共存，如蜂窩網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi，WiMAX，以及AdHoc網(wǎng)絡(luò)等。但是，這種多系統(tǒng)共存的局面也使得無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中存在很多挑戰(zhàn)。目前構(gòu)建大規(guī)模高性能多跳無線Mesh網(wǎng)絡(luò)時(shí)的主要技術(shù)問題

2、還沒有完全解決，而采用傳統(tǒng)802.11網(wǎng)卡的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)利用單接口單信道進(jìn)行傳輸，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中相鄰鏈路間產(chǎn)生干擾，嚴(yán)重影響了Mesh網(wǎng)絡(luò)的容量。因此，如何提高無線信道的利用率，增加系統(tǒng)的容量是設(shè)計(jì)無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)關(guān)鍵問題。
　　信道分配是增加無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容量的最有效措施之一。為了充分利用有限的無線信道資源，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)也采用了一些新技術(shù)和措施。比如，為每個(gè)節(jié)點(diǎn)配置多接口，采用動(dòng)態(tài)接口切換協(xié)議、多信道路由協(xié)議以及智能天線

3、等。上述措施從不同方面提高了無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的性能。但是，在提高無線網(wǎng)絡(luò)性能的同時(shí)這些新技術(shù)也帶來了新的問題和挑戰(zhàn)。例如，當(dāng)前大多數(shù)協(xié)議基于單接口/靜態(tài)信道分配的網(wǎng)絡(luò)模型。因此，這些協(xié)議不能直接應(yīng)用于多接口以及接口的信道動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。本文主要研究了混合信道分配多接口無線Mesh網(wǎng)絡(luò)資源分配相關(guān)問題。具體包括路由技術(shù)、信道分配方案的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，并取得了如下研究成果：
　?、傺芯苛藷o線Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議的最新發(fā)展，并分析了無

4、線Mesh網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要涉及到網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)集成、網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性等內(nèi)容。無線Mesh協(xié)議可以兼容各種先進(jìn)的無線技術(shù)，并為不同類型的應(yīng)用提供不同等級(jí)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。
　?、谘芯苛硕嘈诺罒o線Mesh網(wǎng)絡(luò)的路由技術(shù)，并提出了一種基于節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的路由算法——NSBDSR。在本文中，既討論了基于跳數(shù)的路由度量標(biāo)準(zhǔn)，也研究了基于鏈路質(zhì)量的路由度量標(biāo)準(zhǔn)，并且所提的NSBDSR路由算法適用于單接口單信道、

5、單接口多信道和多接口多信道無線Mesh網(wǎng)絡(luò)。NS2仿真實(shí)驗(yàn)表明，該算法不僅能有效地降低路由中斷概率、減少網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，而且能改善端到端吞吐量和丟包率，提高數(shù)據(jù)傳輸效率等多項(xiàng)QoS指標(biāo)。
　?、垩芯苛硕嘟涌诙嘈诺罒o線Mesh網(wǎng)絡(luò)信道分配問題，分析了信道分配過程面臨的主要挑戰(zhàn)，并對(duì)現(xiàn)有信道分配方案進(jìn)行了比較，提出了一種基于節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的混合式信道分配算法——BNS-CA。通過NS2仿真平臺(tái)測(cè)試，該算法不僅可以較好地提升信道負(fù)載平衡，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)容