異構無線Mesh網絡媒體接入控制策略的研究.pdf

1、無線網絡的出現使用戶脫離了有線網絡的束縛，享受更加便捷的網絡服務。傳統的無線局域網覆蓋范圍非常小，部署成本頗高。為克服如上缺點，基于IEEE802.11的無線Mesh網絡的概念于近年提出，并已應用在醫(yī)院、礦井、公共安全等領域。隨著各種通信技術的發(fā)展及硬件成本的降低，各種無線通信技術應運而生，如IEEE802.16(WiMAX)、IEEE802.15.3(UWB)、3G等。基于802.11的同構無線Mesh網絡逐漸發(fā)展為具有高融合性、高魯

2、棒性、高帶寬的異構無線Mesh網絡。一個地域由若干種無線接入網絡覆蓋，它們之間采用Mesh的結構相互連接起來，組成一個異構的無線Mesh網絡。當無線終端接入設備具有多個射頻，且每個射頻支持不同的網絡接入技術時，移動用戶便可以選擇當時最適合使用的接入技術連接到異構無線網絡。
　　 在異構無線Mesh網絡環(huán)境下，配置多種射頻的無線終端在網絡中工作，此時，設備可選擇多個射頻同時接入多個網絡，如何使同時工作的射頻相互協作，提升設備與網絡

3、性能，獲得更好QoS支持等，是一個熱門研究點；另外，通過提升異構無線Mesh網絡中各同構子網的傳輸性能、公平性、網絡效率將最終提高整體異構無線Mesh網絡的性能；最后，如何進一步融合各同構子網對路由度量的同一化提出了新的挑戰(zhàn)，傳統的路由度量無法適用于異構無線Mesh網絡環(huán)境。
　　 本文圍繞著異構無線Mesh網絡的網絡與射頻協作問題、各同構子網性能優(yōu)化、普適路由度量架構進行了深入的研究。通過對WiFi及WiMAX媒體訪問控制協議

4、的分析，提出了WiFi與WiMAX的緊耦合射頻協作方案；研究并設計了WiMAX、UWB Mesh子網調度算法及移動WiFi Mesh網絡公平性傳輸算法，從而提升了整體異構無線Mesh網絡的性能；分析了路由度量應考慮的網絡參數，提出并實現了異構無線Mesh網絡的路由度量架構。總之，從單跳數據傳輸，到多跳路由構建，為異構無線Mesh網絡設計了一系列全新解決方案。
　　 首先，針對異構無線Mesh網絡中的射頻協作問題，本文理論證實了W

5、iMAX射頻與WiFi射頻同時工作的可行性，分析了WiFi DCF工作機制的低效性，及WiMAX Mesh的帶寬請求機制，提出了一種WiFi與WiMAX射頻的緊耦合協作方案。該方案在WiMAX MAC與WiFi MAC實體間設置WFW(WiMAX for WiFi)模塊，通過改進的DSCH消息，令WiMAX射頻實現WiFi射頻的帶寬請求-授予-確認過程，避免了WiFi控制信令(RTS/CTS及ACK)交互的開銷。通過該方案，WiFi M

6、esh網絡工作效率可達理論最大值100％，網絡吞吐率可達理論最大值(如1Mbps)；WiMAX Mesh網絡性能無損。
　　 其次，通過研究WiMAX Mesh子網的數據時槽的分配與調度方式、應用的服務級別區(qū)分，設計了一種基于QoS保障的吞吐率-效率最優(yōu)的分布式數據子幀調度算法；通過研究可變比特率流的特點，針對UWB Mesh網絡的時槽分配方式，提出了一種UWB Mesh子網基于QoS的動態(tài)時槽分配與調整算法；通過理論分析移動W

7、iFi Mesh網絡中數據流在競爭信道時存在嚴重的不公平現象，提出了一種數據包大小自適應調節(jié)算法來提高移動Mesh網絡中通信對端信道競爭的公平性，進而保證每條數據流相對較高的平均吞吐率。通過對各異構子網傳輸性能、公平性、網絡效率的提高最終提升整體異構無線Mesh網絡的性能。
　　 最后，為驗證各同構子網的性能，且將異構無線Mesh網絡進一步融合，異構無線Mesh網絡的路由度量需考慮的兩類網絡參數：節(jié)點質量與鏈路質量。另外，該路由