文档介绍：中国科学技术大学
博士学位论文
接入无线Mesh网络性能分析及协议优化研究
姓名:胡云
申请学位级别:博士
专业:计算机系统结构
指导教师:杨寿保
2011-02-28
摘要
摘要
随着无线通信技术的蓬勃发展,互联网用户挣脱了有线网络的束缚,充分享
受无线网络带来的便捷。受制于蜂窝网络高昂的建设和使用费用,用户通常选择
以 技术为代表的无线局域网接入。现在日常使用的无线局域网通
常工作在架构模式下,终端通过无线接入点单跳连接到有线网络中,受无线传输
距离的影响,单跳工作的无线局域网覆盖范围较小;另外,无线局域网的覆盖依
赖于有线基站的部署,部署成本较高。而无线 Mesh 网络采用分布式无线多跳技
术,扩展了网络覆盖范围,降低了网络建造成本,能够为用户提供更低廉的无线
宽带接入服务。
无线 Mesh 网络采用无线传输作为通信媒介,由于无线传输共享频域形成干
扰,且信号信号受环境等影响,数据传输不稳定,网络传输效率低下。同时,无
线 Mesh 网络具有分布式多跳、动态接入等特点,传统的通信协议无法适应
接入的高带宽需求。本文旨在分析面向 接入的无线 Mesh 网络性
能,进而研究网络通信协议的优化策略,以提高网络容量,提升通信效率。
首先,为了分析影响无线 Mesh 网络传输效率低效的因素,本文对无线 Mesh
网络传输性能进行建模,通过分析找到影响无线 Mesh 网络端到端传输效率的因
素,提出从网络负载控制、路由转发设计、链路速率调整等方面对网络协议的设
计进行优化。
针对无线 Mesh 网络主干的无线多跳传输特点,研究基于负载均衡控制的路
由转发协议。本文通过对面向 接入无线 Mesh 网络传输特性的分析,提
出采用层次结构控制数据转发,通过层次内负载的均衡,来平衡整体网络负载;
使用影响因子的概念将无线 Mesh 网络中上下游之间的负载关系考虑到路由判据
中,设计了一种基于上下游链路质量相关的路由判据 Metric;引入多网关多路径
技术对路由协议进行设计,提出一种多网关多路径路由协议,采用树形结构在源
节点与目的节点间选择多条路径,应对链路失效,增加网络的冗余度。
为了提升无线 Mesh 网络中单跳无线传输的性能,本文着重从链路速率调整、
链路传输调度两方面进行研究。为了解决“盲探测”过多尝试低效速率集的问题,
提出了一种基于网络历史信息调整的速率自适应算法,通过短期探测评估结合历
史有效信息调整的方法进行速率选择,提高了链路传输效率。本文进一步通过实
验方法分析了 系统中多输入多输出(MIMO)的特性,设计了一种新的
MIMO 速率自适应算法,采用模式内顺序移动、模式间跳转切换的方式确保能找
到当前环境下的最优传输速率。为了提升射频利用率,开辟无线频谱资源,在多
I
摘要
射频无线 Mesh 系统上,本文研究了基于包级别的调度机制,实现无线链路的并
行传输,从而提高了网络吞吐量。
最后,本文以校园网络场景为例,针对所规划区域,在综合考虑用户需求异
构、物理设备异质的基础上,提出基于成本优化的无线 Mesh 网络部署方案。
关键字:无线 Mesh 网络通信协议性能分析负载均衡路由协议速率自
适应传输调度 Mesh 部署
II
Abstract
ABSTRACT
By the developing of munication technologies, we can enjoy the
convenient work services for accessing. work has a
high cost in construction and maintenance. Wireless Local work (WLAN)
based on IEEE is widely used for accessing. However, most WLANs
used today are designed in Infrastructure mode. All the clients connect to the wired
network through an access point within one hop. Limited by the wireless transmission
range, the wireless coverage of WLAN is small. In addition, the coverage of wireless
network depends on the availability of