本文關鍵詞：無線Mesh網(wǎng)絡中的機會路由算法研究

  更多相關文章： 無線Mesh網(wǎng)絡 分布式機會路由 多網(wǎng)關 多速率 負載均衡

【摘要】：無線Mesh網(wǎng)絡由于其具有低成本、易部署等優(yōu)點,已經(jīng)成為一種高效可靠的“最后一公里”接入解決方案。而無線Mesh網(wǎng)絡中的路由算法設計是決定網(wǎng)絡性能的主要因素,值得深入研究。機會路由作為路由算法中的一個重要分支,通過在數(shù)據(jù)分組傳輸過程中使用多個下一跳節(jié)點而非特定下一跳節(jié)點參與轉(zhuǎn)發(fā)來提高數(shù)據(jù)的一跳傳輸成功率,以此達到抑制數(shù)據(jù)重傳,提升網(wǎng)絡性能的目的。本文對無線Mesh網(wǎng)絡中的機會路由算法進行了研究,具體工作如下:現(xiàn)有機會路由算法大多需要各節(jié)點掌握全網(wǎng)的實時加權(quán)拓撲以計算后備轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點集及轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的優(yōu)先級,這將造成沉重的網(wǎng)絡開銷,降低網(wǎng)絡的可擴展性。另外,基于迭代計算節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)能力的策略會引入較大的迭代計算量。針對上述問題,本文提出了一種基于洪泛的分布式機會路由算法(Flooding based Distributed Opportunistic Routing,FDOR),在尋路過程中確定后備轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點集及轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的優(yōu)先級。另外,針對現(xiàn)有機會路由算法中節(jié)點協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)機制執(zhí)行效率不高、可能存在數(shù)據(jù)分組重復發(fā)送的問題,引入雙向確認機制,以保證節(jié)點協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)的高效可靠運行。仿真結(jié)果表明,相比于經(jīng)典機會路由,FDOR算法在網(wǎng)絡吞吐量方面提升8.6%、端到端延時降低8.0%。此外,針對應用于多網(wǎng)關回傳場景下的無線Mesh網(wǎng)絡,本文提出了一種基于負載均衡的多網(wǎng)關多速率機會選播路由算法(Load Balancing based Multi-Gateway Multi-Rate Opportunistic Anycast Routing,LBMGR-OAR),該算法在數(shù)據(jù)分組的發(fā)送過程中利用機會路由算法的轉(zhuǎn)發(fā)特性,根據(jù)當前節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)能力、鏈路質(zhì)量狀況和節(jié)點的負載情況動態(tài)選擇最優(yōu)發(fā)送速率、下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點以及出網(wǎng)網(wǎng)關,以適應隨時變化的網(wǎng)絡及負載情況,達到均衡負載的目的。另外,通過引入控制網(wǎng)關的概念差異化的對待各網(wǎng)關節(jié)點的通告周期,以此降低協(xié)議的開銷。仿真結(jié)果表明,與典型多網(wǎng)關路由算法相比,LBMGR-OAR在網(wǎng)絡吞吐量方面提升18.7%、端到端延時減低16.2%、負載均衡指數(shù)提高5.2%。最后,搭建了基于S3C2440的無線Mesh網(wǎng)絡實驗平臺,在現(xiàn)有路由算法HWMP的基礎上實現(xiàn)了數(shù)據(jù)分組的機會轉(zhuǎn)發(fā)機制,并對其進行了性能測試。測試結(jié)果表明,機會路由確實能夠有效的提升網(wǎng)絡性能。
【關鍵詞】：無線Mesh網(wǎng)絡 分布式機會路由 多網(wǎng)關 多速率 負載均衡
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-18
• 第一章 緒論18-24
• 1.1 研究背景及意義18-19
• 1.2 國內(nèi)外的研究及發(fā)展現(xiàn)狀19-21
• 1.3 論文研究內(nèi)容及安排21-24
• 第二章 無線Mesh網(wǎng)絡及其路由技術概述24-36
• 2.1 無線Mesh網(wǎng)絡概述24-28
• 2.1.1 無線Mesh網(wǎng)絡架構(gòu)24-26
• 2.1.2 無線Mesh網(wǎng)絡應用26-28
• 2.2 路由技術概述28-35
• 2.2.1 路由算法中的關鍵技術29-31
• 2.2.2 機會路由的提出及優(yōu)勢31-35
• 2.3 本章小結(jié)35-36
• 第三章 一種基于洪泛的分布式機會路由算法36-57
• 3.1 傳統(tǒng)路由算法中存在的問題分析36-39
• 3.1.1 可擴展性差和高計算復雜度37
• 3.1.2 重復數(shù)據(jù)分組發(fā)送37-38
• 3.1.3 路由環(huán)路問題38-39
• 3.2 算法中的關鍵技術39-44
• 3.2.1 網(wǎng)絡模型39-40
• 3.2.2 節(jié)點發(fā)送能力統(tǒng)計及更新40-41
• 3.2.3 后備轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點集選擇41-42
• 3.2.4 雙向確認及鏈路質(zhì)量統(tǒng)計42-44
• 3.3 算法流程44-48
• 3.3.1 尋路過程44-47
• 3.3.2 數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)過程47-48
• 3.4 消息報文及路由表格式48-50
• 3.5 算法仿真及性能分析50-56
• 3.5.1 仿真平臺及仿真流程50-52
• 3.5.2 性能指標52
• 3.5.3 仿真參數(shù)及場景52-53
• 3.5.4 仿真結(jié)果分析53-56
• 3.6 本章小結(jié)56-57
• 第四章 基于負載均衡的多網(wǎng)關多速率機會選播路由算法57-75
• 4.1 多網(wǎng)關場景的路由問題分析57-60
• 4.1.1 負載均衡問題57-58
• 4.1.2 路由震蕩問題58-60
• 4.2 算法設計60-64
• 4.2.1 網(wǎng)絡模型60
• 4.2.2 控制網(wǎng)關60-61
• 4.2.3 節(jié)點傳輸代價61-62
• 4.2.4 負載均衡策略62-63
• 4.2.5 轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)調(diào)機制63-64
• 4.3 算法流程64-67
• 4.3.1 網(wǎng)關節(jié)點通告過程64-66
• 4.3.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程66-67
• 4.3.3 控制網(wǎng)關切換過程67
• 4.4 消息報文及路由表格式67-70
• 4.5 算法仿真及性能分析70-74
• 4.5.1 仿真場景及仿真參數(shù)71
• 4.5.2 仿真結(jié)果分析71-74
• 4.6 本章小結(jié)74-75
• 第五章 實驗平臺搭建及路由協(xié)議驗證75-88
• 5.1 嵌入式實驗平臺搭建75-82
• 5.1.1 Linux內(nèi)核移植76-78
• 5.1.2 無線網(wǎng)卡驅(qū)動移植78-80
• 5.1.3 網(wǎng)卡配置工具移植80
• 5.1.4 根文件系統(tǒng)制作及燒寫80-82
• 5.2 路由算法實現(xiàn)及測試82-87
• 5.2.1 協(xié)議算法實現(xiàn)82-84
• 5.2.2 網(wǎng)卡工作模式配置84-85
• 5.2.3 測試場景規(guī)劃85-86
• 5.2.4 路由算法性能對比及分析86-87
• 5.3 本章小結(jié)87-88
• 第六章 總結(jié)與展望88-90
• 6.1 總結(jié)88
• 6.2 展望88-90
• 致謝90-91
• 參考文獻91-95
• 在學期間取得的與學位論文相關的研究成果95-96

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