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无线Mesh网络分组调度机制及MAC协议研究

贺娟  
【摘要】: 无线Mesh网络作为一种高速率、高容量的多点对多点网络,它可以看作是传统无线网络和移动Ad hoc网络的融合,具有可靠性、自组织性和自愈性等特点,是一种新型的解决“最后一英里”问题的分布式网络。近年来随着网络技术和多媒体技术的发展,网络中的业务应用已呈现出多样化趋势,不同的网络业务对网络传输质量QoS的要求也各不相同。怎样区分服务,保证高优先级业务的服务质量QoS也显得越来越重要。本文将从分组调度机制和MAC协议两个方面对算法进行改进。 在分组调度机制方面,本文首先分析了分组调度机制的原理、性能指标,然后对比研究了现有的两种分组调度机制DropTail算法和RED算法,重点研究了RED算法,分析了其不足之处。然后在RED算法的基础上,提出了一种新的可以区分服务、保证高优先级业务QoS的分组调度机制P-RED。P-RED为不同优先级业务设置不同的队列阈值门限,使高优先级流的阈值大于低优先级数据流,保证高优先级分组在进入节点队列时被丢弃的概率小于低优先级分组;同时P-RED引入了一个新的阈值参量,用来平衡算法对控制参数的强依赖性,提高算法的鲁棒性。最后通过NS2仿真软件验证了P-RED的正确性。 在无线MAC协议方面,本文首先分析了无线网络中的隐藏终端和暴露终端问题,然后对比研究了现有的几种单信道、多信道MAC协议DCF、PCF、DCA,重点研究了单收发器多信道MAC协议MMAC,分析了其不足之处。然后在MMAC的基础上,从退避算法和信道分配算法上进行改进,提出了一种新的能够区分优先级、保证高优先级业务QoS的多信道MAC协议P-MMAC。P-MMAC在退避算法上,为不同优先级业务设置了不同的退避时间范围,保证高优先级业务有较高的信道接入机会和竞争数据信道优先权。在信道分配算法上,高优先级业务会优先选择优先级别总权值最低的信道,尽可能让高优先级业务分配到不同的信道上进行传输,减少高优先级数据流竞争同一数据信道的机会。最后通过实验证明,P-MMAC确实可以提高高优先级业务的吞吐量,降低其通信时延。


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