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IEEE 802.11s协议下的无线Mesh测试平台的设计与实现

程建明  
【摘要】:近年来,覆盖范围有限与拓扑结构简单渐渐成为局域组网技术的发展瓶颈,研究更开放的拓扑结构与更灵活的组网方式已经势在必行。无线Mesh架构作为无线组网架构中的重要组成部分,因其天生的自组织多跳、自愈合、灵活快速组网等特性,在承载下一代无线组网技术上具有很大的优势,尤其在紧急通信等需要快速稳定组网的场景中有着迫切的需求。本文对IEEE 802.11s标准下的无线Mesh组网技术进行了深入研究,主要工作如下:第一,网络低功耗高能效与网络低时延高可靠是紧急通信中的两个重要场景,也是无线Mesh架构的主要应用场景。本文首先分析了紧急通信在高能效与低时延高可靠两方面的场景需求;紧接着针对低功耗高能效场景提出了一种高效的无线Mesh网络动态路由算法,针对低时延高可靠场景也提出了一种能降低端到端时延的路由算法,通过搭建具有良好多跳与接入特性的无线Mesh仿真平台完成了对上述两种算法的仿真。仿真结果显示,高能效算法的引入能解决现有网络路由算法频谱效率低下的问题,并延长网络的可持续性。而低时延算法则能在一定程度上减小网络的端到端时延。第二,基于仿真平台的验证结果,设计并实现了基于嵌入式的无线Mesh网络。首先围绕嵌入式cotex-A8芯片完成配套的组网节点软硬件设计;其次,基于组网节点创新性地提出一套灵活的组网方案,该方案主要包括高效IP方案、二元认证与无线Mesh网络管理架构三个部分;最后,基于以上方案搭建无线Mesh组网技术验证平台,通过大量的平台测试结果对无线Mesh测试平台展开研究与分析,并将测试结果与仿真平台的测试结果进行对比,验证了本论文中无线Mesh测试平台的实用性。最后,本文对仿真与嵌入式两个平台上所有的工作进行了总结,提出了一些不足之处,并给出了后续可能的研究方向。


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