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无线Mesh网络WMN(Wireless Mesh Network)是为了解决“最后一公里”无线通信接入问题而提出的,以期提供一种更高带宽,更高速,更稳定的无线网络服务。路由协议一直是WMN研究的重点,国内外的很多学者和专家相继提出了不少适用于WMN网络特殊结构要求的路由协议。机会路由作为其中的一种,打破了传统的“下一跳”传输模式,通过转发节点集合的新传输模式提高空间频谱利用率,增大了网络的吞吐量。其中,基于网络编码的机会路由协议利用网络编码开发的中间节点处理数据的能力,在路由选择,路由调度等方面优化了机会路由传输的性能。然而,由于相关领域研究开展时间较短,基于网络编码的机会路由在诸多方面的研究还有待进一步深入。
本文首先对WMN中机会路由和网络编码结合中转发节点集合选择问题进行了深入的讨论和分析,提出了一种综合考虑网络编码增益和数据传输成功率的Coding-Aware机会路由协议BCOR(BalancedCoding-Aware Routing)。不同于现有的协议,在选择转发节点集合时,BCOR能够综合考虑网络编码机会和转发节点集合的期望传输次数,通过权衡因子α和β调整网络编码因素在路由判据中的比重,使BCOR能够在获得网络更高吞吐量的前提下尽可能提高网络编码机会,从而减少数据传输次数。NS-2(Network Simulation-2)网络仿真结果显示,BCOR相比同类协议CORE在减少了端到端传输时延的基础上,网络吞吐量能够提高12%左右。
接着,本文针对现有机会路由协议中的退出机制(即候选转发节点等待目的节点ACK信号,收到ACK信号后退出转发节点集合)导致的节点传输能力浪费、效率低的问题,提出了动态转发节点调整机制DNA(Dynamic Node Adiustment)。DNA根据无线网络的广播特性和WMN网络结构中路由节点的对等性,引入“相似节点”的概念,以区分转发节点集合中各个中间节点的不同地位,并利用结合网络编码的机会路由传输特性,在最小限度影响现有数据传输的情况下动态的调整节点的传输与退出,从而提升节点的使用效率,最终使网络整体性能得到提升。网络仿真结果表明,加入DNA算法后,基于网络编码的COPE、CORE等机会路由协议可以有接近10%的吞吐量增加。