移动无线Mesh网络信道分配和路由协议研究

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无线Mesh网络(WirelessMeshNetwork,WMN)结合了移动Adhoc网络和无线局域网的优势,具有高吞吐量、高可靠性、自组织、自修复、部署快、低成本等特点,已成为下一代无线网络的研究热点。移动无线Mesh网络(MWMN)在继承这些优点的同时还支持骨干节点的移动,能够适应更复杂的应用环境。  目前,移动无线Mesh网络的研究很少考虑到节点的移动性,而忽略节点的移动性会使网络的性能受到抑制。本文针对该问题,结合移动无线Mesh网络的特点,对信道分配和路由协议进行研究。  首先,本文分析了无线Mesh网络的意义及其研究现状;介绍了关于无线Mesh网络的发展历史、体系结构、特点、应用及关键技术等问题;剖析了当前信道分配技术、经典的路由判据以及路由协议的特点。  在上述基础上,本文对信道分配和路由协议进行研究,设计了一种移动无线Mesh网络信道分配与路由协议—MWMN_CARP。在移动预测方面,通过采集邻居节点的接收信号强度指示来计算两节点间的距离,并使用曲线拟合方法和统计方法对节点距离变化及邻居环境稳定性进行预测。在信道分配方面,将信道的一部分选为必选信道,广播数据只在必选信道集中发送;为固定信道添加有效期,使其可以适应拓扑变化;在发送数据时,优先预断开时间较小的链路,同时也兼顾公平原则;以加权利用率为依据来动态调节等待时间以解决隐藏终端问题。在路由协议方面,使用多信道期待传输时间、节点繁忙情况、重连开销作为路由判据,以选择高效、负载平衡的路由;使用改进的MPR机制来降低广播开销,该机制在节点密集的环境下才启动;使用分级的路由发现机制,首次路由发现只选择路径较稳定的链路,如果无法找到路由路径则启动二次路由发现,查找所有路由;针对移动无线Mesh网络局部稳定的特点,引进混合路由机制,其路由表信息交换只发生在链路质量较好的路径上。  最后,使用OPNET对算法进行仿真比较分析,实验分为两组,其一是节点活跃程度不同,其二是节点具有不同接口数目。结果表明HMCMW和MMR_LQSR协议在数据包投递率、平均吞吐量、端到端延迟等性能上均具有优势。
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