無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)多信道技術(shù)與服務(wù)質(zhì)量研究.pdf

1、無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)（WirelessAdhocNetwork）是由一組帶有無(wú)線收發(fā)裝置的移動(dòng)終端組成的一個(gè)多跳、無(wú)固定基礎(chǔ)設(shè)施的、分布式的自治系統(tǒng)。它可以獨(dú)立組網(wǎng)，也可以以末端子網(wǎng)的形式接入到Internet或蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中。因其具有許多優(yōu)良特性，無(wú)論在軍事領(lǐng)域還是民用領(lǐng)域都具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
　　隨著用戶數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的增加，使用單信道的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)在信道競(jìng)爭(zhēng)上變得愈加嚴(yán)重，大量的信道沖突和退避導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能急劇下降。而多信道

2、技術(shù)可以充分利用可用的頻譜資源，減少信道競(jìng)爭(zhēng)，提高網(wǎng)絡(luò)容量。另一方面，隨著多媒體應(yīng)用的日益普及，在無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中提供服務(wù)質(zhì)量（QualityofService,QoS）保障的研究逐漸成為一個(gè)熱點(diǎn)?；谏鲜鰞蓚€(gè)方面，本文的主要研究工作如下：
　　首先，本文提出了一種基于雙無(wú)線收發(fā)器的多信道MAC（MediumAccessControl）協(xié)議TRBM（Two-Radio-BasedMulti-channelMAC），一個(gè)無(wú)線收發(fā)器工

3、作在一個(gè)公共的控制信道上進(jìn)行廣播包和控制信息的傳輸，控制信息預(yù)留節(jié)點(diǎn)間單播包傳輸所使用的數(shù)據(jù)信道，另一個(gè)無(wú)線收發(fā)器根據(jù)此信息動(dòng)態(tài)切換信道發(fā)送數(shù)據(jù)包和應(yīng)答。與DCA（DynamicChannelAssignment）協(xié)議相比，TRBM在數(shù)據(jù)信道預(yù)留上通過結(jié)合接口隊(duì)列調(diào)度采用了一種自適應(yīng)突發(fā)預(yù)留機(jī)制，即一次預(yù)留可以發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)包，此機(jī)制減輕了控制信道的負(fù)擔(dān)，提高了控制信道利用率，從而提升了協(xié)議的性能。此外一種基于當(dāng)前活動(dòng)信道的信道選擇算法減

4、少了數(shù)據(jù)信道切換的頻率，使得節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信道使用更加穩(wěn)定，減少了數(shù)據(jù)信道的碰撞，并提高了節(jié)點(diǎn)的公平性。
　　其次，在深入研究IEEE802.11eEDCA（EnhancedDistributedCoordinatedFunction）機(jī)制的基礎(chǔ)上，結(jié)合多信道接入機(jī)制，提出了一種能夠提供QoS區(qū)分的多信道MAC協(xié)議。此協(xié)議以TRBM為基礎(chǔ)，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)中建立一個(gè)多優(yōu)先級(jí)隊(duì)列結(jié)構(gòu)，每個(gè)隊(duì)列對(duì)應(yīng)一個(gè)存?。ˋccessCategory,AC）

5、類，每個(gè)AC對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的退避實(shí)例，每個(gè)退避實(shí)例采用不同的退避參數(shù)集：包括幀間間隔和最小最大競(jìng)爭(zhēng)窗口。通過上述結(jié)構(gòu)，使得不同的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列擁有不同的控制信道接入能力和數(shù)據(jù)信道使用時(shí)間，從而為不同類型的應(yīng)用提供了不同的QoS。同時(shí)，多個(gè)信道的使用提高了網(wǎng)絡(luò)容量，提升了所有類型業(yè)務(wù)的QoS。
　　再次，針對(duì)MAC層采用IEEE802.11DCF（DistributedCoordinatedFunction）協(xié)議的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，提出了一

6、種保證吞吐量要求的QoS路由協(xié)議。通過兩跳范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)間交換實(shí)時(shí)流量信息估計(jì)出節(jié)點(diǎn)的可用信道容量，以此信息為基礎(chǔ)進(jìn)行按需的路由發(fā)現(xiàn)、路由選擇和接納控制。在路由應(yīng)答期間執(zhí)行軟狀態(tài)資源預(yù)留，并為每個(gè)實(shí)時(shí)流構(gòu)建獨(dú)立的路由表以區(qū)別于盡力而為流，同時(shí)也避免了相同源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)流之間的沖突，均衡了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。
　　最后，提出一種適用于多無(wú)線收發(fā)器多信道無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的QoS體系結(jié)構(gòu)MMSWAN（Multi-radio,Multi-cha

7、nnelStatelessWirelessAdHocNetworks），在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的每一個(gè)無(wú)線收發(fā)器上通過本地速率控制限制盡力而為任務(wù)，對(duì)實(shí)時(shí)任務(wù)則采用基于源節(jié)點(diǎn)的接納控制。同時(shí)提出一種多無(wú)線收發(fā)器多信道的QoS路由協(xié)議MMQAODV（Multi-radio,Multi-channelQoSAdHocOn-demandDistanceVector），協(xié)議采用一種復(fù)合度量作為路由選擇標(biāo)準(zhǔn)，此度量包括每一跳無(wú)線收發(fā)器MAC層反饋的帶寬信息、