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近年来,随着Internet和多媒体技术的飞速发展,无线网状网络(Wireless Mesh Networks,WMN)技术正因其独特的优势而获得全世界的青睐。它是融合了WLAN和移动Ad hoc网络的新型网络结构,其主要的网络拓扑特征是网络中只有一个或多个节点充当网关节点接入基础设施网络,其他节点通过相邻节点中继连接到网关,再接入到互联网。无线Mesh网络可以和多种宽带无线接入技术如802.11、802.16、802.20以及3G移动通信等技术相结合,组成一个含多跳无线链路的无线网状网络。但随着通信业务的发展,对无线Mesh网络(特别是单信道的无线Mesh网络)的网络传输速率和网络容量的要求越来越高。而WMN的MAC协议是基于CSMA/CA协议和二进制退避机制的,这使得吞吐量会随着跳数的增加而急剧下降,也就是说,单跳流相对于多跳流更加容易竞争到信道,并且引起隐藏/暴露终端问题而导致信息流的不对称、网络中节点间吞吐量的不平衡现象以及信道的高差错率。这些都是WMN为了将来长足发展需要解决的问题。 基于对以上问题的详细分析,详细比较了现有的弃尾算法、随机早期检测RED(Random Early Detection)算法及其变体和PAQMAN(Predictive Queue Management in MANETs)算法后,提出了改善MAC层和动态公平分配缓存资源的IQMA(Improving Queue Management Algorithm)队列管理算法。该算法通过优化部分参数改进DCF机制中的竞争窗口,对每一个源节点在中继节点处的最大缓存空间加以限制,并动态合理分配闲置的缓存空间,运用OPNET仿真工具建模仿真。从仿真图中可以看出,与弃尾算法相比,缓和了节点间吞吐量的失衡现象,提高了传输效率。但这个算法是以牺牲部分竞争力强的节点吞吐量为代价的,其计算量也会随着节点的增长而增长,最重要的是IQMA队列管理算法仍然受MAC层DCF机制影响。 因而,从频谱利用率、物理层数据速率和在干扰情况下的运行能力考虑,本文提出了基于MIMO的MAC层协议——MCAP(MIMO Collision Avoiding Protocol)协议。该协议虽然沿用了CSMA/CA和RTS/CTS握手协议,但由于引入了MIMO,该协议允许一个节点同时接收多个节点的数据包,并且节点在二次退避时无需再次随机选择退避时间重新开始退避,进而在仿真结果图中可以看出减小了传输时延,提高了网络吞吐量,并扩大了系统容量。 总之,本文从队列管理算法和MAC层协议入手解决无线Mesh网络资源分配不均以及DCF机制引起的暴露终端等问题,取得了一定成效,并通过仿真得到了验证。