基于802.11的無線mesh網(wǎng)絡mac層和網(wǎng)絡層協(xié)議研究

1、北京郵電大學博士學位論文基于802.11的無線Mesh網(wǎng)絡MAC層和網(wǎng)絡層協(xié)議研究姓名：稅國軍申請學位級別：博士專業(yè)：電磁場與微波技術(shù)指導教師：沈樹群20080610北京郵電大學博：t 學位論文 摘要( 2 ) 多信道技術(shù)不但提高了網(wǎng)絡的空間復用度，增加網(wǎng)絡同時通信節(jié)點對，同時減少了信道干擾。因此，采用多信道技術(shù)是提高網(wǎng)絡容量的最有效方法。理論分析表明，與將一個固定帶寬的信道分為幾個子信道相比，系統(tǒng)采用兩個射頻接口和固定帶寬的多個信道時

2、，網(wǎng)絡容量能達到K u 腿r 公式的最大理論值?？鐚臃答仚C制通過在協(xié)議棧的各層之間傳輸特定的信息來協(xié)調(diào)協(xié)議棧各層之間的工作過程，使之與無線通信環(huán)境的動態(tài)特性和不穩(wěn)定性等相適應。基于以上分析結(jié)果，本文提出了多接口多信道無線M e s h 網(wǎng)絡跨層設計分布式信道分配算法M c C A —A o D V 。該算法采用跨層設計的方法，將按需路由和信道分配過程結(jié)合起來，不但降低信道分配協(xié)議的計算復雜度。同時，采用按需路由協(xié)議減少了網(wǎng)絡所需要的可用

3、信道數(shù)，該算法僅給路由協(xié)議帶來很小的額外開銷。為了消除不同活動路由上鄰居節(jié)點的同頻干擾，本文提出了兩跳干擾模型，能夠避免不同路由上的鄰居節(jié)點分配到的信道相同的情況。計算機仿真試驗表明，與單信道相比，M c C A —A O D V 能顯著提高網(wǎng)絡的吞吐量，降低延遲。( 3 ) 對于不同的無線通信系統(tǒng)，功率控制所起的作用不盡相同，主要有兩個方面：一是可以降低節(jié)點能耗，延長網(wǎng)絡壽命，另一方面的作用在于提高網(wǎng)絡空間復用度，提高網(wǎng)絡的容量。在無

4、線M e s h 網(wǎng)絡中，由于M e s h 路由器采用專業(yè)線路供應電力，不存在節(jié)能的問題，采用功率控制機制主要是為了降低對鄰近結(jié)點的干擾，提高信道的空間復用度，最終提高整個網(wǎng)絡的容量。針對無線網(wǎng)格骨干網(wǎng)中采用相同的發(fā)射頻率造成的信號干擾嚴重問題，提出了一種新的功率控制M A C 協(xié)議。該協(xié)議通過控制接收節(jié)點發(fā)送控制幀的功率，使得對整個數(shù)據(jù)發(fā)送和接收過程真正產(chǎn)生干擾的節(jié)點才能正確接收到該控制幀，從而延遲發(fā)送過程，避免信號干擾。該協(xié)議能夠

5、有效提高無線網(wǎng)格骨干網(wǎng)中無線接入點的空間復用度。理論分析表明，無線接入點的空間距離越短，空間復用度提高率越大，該協(xié)議越有利。通過模擬試驗，與I E E E 8 0 2 ．1 1 標準的M A C 協(xié)議相比，該協(xié)議明顯提高了網(wǎng)絡中并行的互不干擾的數(shù)據(jù)發(fā)送過程數(shù)量，顯著提高了整個網(wǎng)絡的吞吐量。( 4 ) I E E E8 0 2 ．1 1 標準的M A C 層協(xié)議提供了移動終端的切換算法，支持終端設備的移動通信，但它并沒有提供移動終端的無縫

6、切換算法。當終端設備從當前的接入點覆蓋小區(qū)移動到另一個接入點小區(qū)時，由于通信的暫時中斷會對系統(tǒng)的性能造成一定的影響。目前的切換算法包括硬切換和平滑切換等，硬切換丟報率非常大。平滑切換算法能夠降低丟報率、減少切換延遲，但該算法要求數(shù)據(jù)包從當前的接入點通過無線M e s h 網(wǎng)絡中的多跳路由器轉(zhuǎn)發(fā)到將要連接的接入點上，必將產(chǎn)生一定的切換延遲和數(shù)據(jù)丟失。從切換延遲和丟包率兩個方面考慮，本文提出了基于中繼路由器的存儲轉(zhuǎn)發(fā)平滑切換算法，主要是解決