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《吉林大学》 2013年
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无线Mesh网络信道分配和路由的研究与改进

冯琳函  
【摘要】:无线Mesh网络(Wireless Mesh Network,WMN)因其低成本、易维护、自组织和广覆盖等各种优势,成为当前无线网络的研究热点。WMNs的多跳性扩大了网络覆盖的范围,多信道技术提升了网络的吞吐量。但同时带来的问题是,多跳性会导致路由复杂,增加了端到端时延,而多信道会带来额外的干扰,降低端到端的服务质量。针对这些问题的解决方案主要是路由技术和信道分配技术,而这两者之间相互关联,互相影响。 论文对无线Mesh网络中的这些固有问题进行了分析,并提出了一些新的或改进算法。研究主要侧重于信道分配和无线路由相关的协议和算法。 在信道分配过程中,引入并改进了节点流量和干扰模型,利用此模型对通信链路质量进行评估,根据已评估的流量和干扰分别建立节点和链路的优先级,基于此优先级,引入贪婪算法,并对常规贪婪算法的贪婪性进行增强,提出了P‐EGCA算法,用以抵抗信道分配中常见的涟漪效应,并提升有效吞吐量。 在路由参量方面,为了在无线Mesh网络中实现能耗感知和能量节省的目标,将IEEE802.11s默认的空时消耗参量进行修改,将能耗参量引入路由过程中。在对Mesh节点的能耗进行建模后,对节点的传输功率进行优化,并利用NS‐3仿真工具验证了新的基于能耗节省的路由参量和算法确实能节省全网能耗。 在路由算法方面,主要做了两方面工作。1)提出了基于位置协同的无线Mesh路由协议,在发送数据前首先建立树状路由,并通过对先验树进行扩展,寻找目标节点的位置,然后根据目标节点的位置选择使用不同类型的路由协议。如果源节点和目的节点处于同一个Mesh子网内,则优先采用先验树状路由,否则采用按需路由。仿真结果表明,该协议比RM‐AODV(Radio‐Metric Ad hoc On‐Demand Distance Vector)和OTR(Optimal Tree‐based Routing)协议的路由效率都要高。2)提出了一种基于QoS需求的路由算法QoS‐AODV,在选择路由时将端到端时延作为约束条件,对传统的AODV路由协议的RREQ消息进行改进,通过对比当前端到端时延和最大能容忍的时延,判断是否接受该新的连接。仿真结果验证了改进后的QoS‐AODV路由算法比AODV‐MR算法在路由开销、端到端时延和丢包率方面具有更好的性能。 论文还将信道分配和路由进行了结合,针对WMNs中的多播网络,在满足端到端时延的QoS约束条件下,提出了基于遗传算法的联合信道分配和路由的优化策略,降低了多播网络的干扰,减少了端到端时延。 本文根据不同需求对以上各种改进的或新的算法搭建了相应的实验环境,并采用了不同的仿真工具通过模拟实验进行对比验证分析,同时基于这些算法或方法的不足,提出了未来的可继续研究方向。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TN929.5

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【参考文献】
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