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Ad hoc网络中媒体接入控制层QoS技术的研究

王朝翔  
【摘要】: 无线Ad hoc网络是一种全分布式的无线分组网络,组成网络的节点既具有通信终端的功能,又具有路由器的功能,并可自由移动。业务数据以多跳方式传送,而无需基础设施的支持。无线Ad hoc网络具有自组织、自管理和多跳的特点,可方便、灵活地组网,在野战通信、宾馆、公安、紧急搜救、智能交通、小型办公室、会议会场等领域具有广阔的应用前景,是目前国内外的一个研究热点。 随着应用领域的不断扩展,大量实时的业务的出现,要求无线Ad hoc网络能够为不同业务提供不同的服务质量(Qulity ofService—QoS)。然而,无线Ad hoc网络的无中心性,除带来了组网简单灵活的特点以外,同时也为提供QoS的支持带来了巨大的挑战。因此QoS问题是目前无线Ad hoc网络研究的一个难点。QoS问题是不可能在开放系统互联(Open System Interconnect—OSI)模型中的某一个层次中完全加以解决的,而需要每一个层次都支持QoS技术。正因为此,本论文对Ad hoc网络的媒体接入控制(Medium Access Control—MAC)层中的QoS问题做了比较深入系统地研究,并取得了一些创新性的研究成果,主要内容包括: 1、在信道接入决策控制方面,针对接收节点的处理能力在接入过程中被忽略的问题,提出了一种接收节点参与的信道接入决策控制机制。该方法通过接收节点的参与,保护接收节点特别是中间路由节点避免拥塞的发生。并且该方法对不同优先级的数据采用不同的拒绝概率,从而为高优先级数据流提供保护。 2、在信道竞争控制方面,针对802.11和802.11e协议的接入机制在高背景负荷的条件下,无法保证高优先级数据具有更高的竞争成功概率的问题,提出了一种基于多预约机制的区分优先级的数据接入机制。该机制保证了高优先级数据在信道接入竞争中具有更高的接入成功概率,并且在与接收节点参与的信道接入决策控制机制融合后,可以为高优先级数据流的端到端性能提供比较完整的保护。 3、在QoS协调机制方面,针对目前Ad hoc网络因为缺少协调,从而导致在竞争无线共享信道过程中,高优先级数据无法得到更多信道资源的问题,提出了一种分布式的合作式协调机制。该机制对信道中能够影响高优先级数据流传送的所有较低优先级数据流进行协调,使得这些低优先级的数据流能够主动释放出部分信道资源,从而保护高优先级数据流的性能。 4、在接入数据流量控制方面,提出了一种基于模糊逻辑的流量控制机制。该机制以QoS协调机制为基础,为MAC层提供一种较为实用的流量控制方法,从而确保高优先级数据的服务质量。 通过这4个方面的研究,本论文为Ad hoc网络的MAC层QoS技术提供了一套比较完整的解决方法。


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