無線Mesh網絡隊列管理及MAC層協(xié)議的研究.pdf

1、近年來,隨著Internet和多媒體技術的飛速發(fā)展,無線網狀網絡(Wireless Mesh Networks,WMN)技術正因其獨特的優(yōu)勢而獲得全世界的青睞。它是融合了WLAN和移動Ad hoc網絡的新型網絡結構,其主要的網絡拓撲特征是網絡中只有一個或多個節(jié)點充當網關節(jié)點接入基礎設施網絡,其他節(jié)點通過相鄰節(jié)點中繼連接到網關,再接入到互聯網。無線Mesh網絡可以和多種寬帶無線接入技術如802.11、802.16、802.20以及3G移動

2、通信等技術相結合,組成一個含多跳無線鏈路的無線網狀網絡。但隨著通信業(yè)務的發(fā)展,對無線Mesh網絡(特別是單信道的無線Mesh網絡)的網絡傳輸速率和網絡容量的要求越來越高。而WMN的MAC協(xié)議是基于CSMA/CA協(xié)議和二進制退避機制的,這使得吞吐量會隨著跳數的增加而急劇下降,也就是說,單跳流相對于多跳流更加容易競爭到信道,并且引起隱藏/暴露終端問題而導致信息流的不對稱、網絡中節(jié)點間吞吐量的不平衡現象以及信道的高差錯率。這些都是WMN為了將

3、來長足發(fā)展需要解決的問題。
　　基于對以上問題的詳細分析,詳細比較了現有的棄尾算法、隨機早期檢測RED(Random Early Detection)算法及其變體和PAQMAN(Predictive Queue Management in MANETs)算法后,提出了改善MAC層和動態(tài)公平分配緩存資源的IQMA(Improving Queue Management Algorithm)隊列管理算法。該算法通過優(yōu)化部分參數改進DCF

4、機制中的競爭窗口,對每一個源節(jié)點在中繼節(jié)點處的最大緩存空間加以限制,并動態(tài)合理分配閑置的緩存空間,運用OPNET仿真工具建模仿真。從仿真圖中可以看出,與棄尾算法相比,緩和了節(jié)點間吞吐量的失衡現象,提高了傳輸效率。但這個算法是以犧牲部分競爭力強的節(jié)點吞吐量為代價的,其計算量也會隨著節(jié)點的增長而增長,最重要的是IQMA隊列管理算法仍然受MAC層DCF機制影響。
　　因而,從頻譜利用率、物理層數據速率和在干擾情況下的運行能力考慮,本文提

5、出了基于MIMO的MAC層協(xié)議——MCAP(MIMO Collision Avoiding Protocol)協(xié)議。該協(xié)議雖然沿用了CSMA/CA和RTS/CTS握手協(xié)議,但由于引入了MIMO,該協(xié)議允許一個節(jié)點同時接收多個節(jié)點的數據包,并且節(jié)點在二次退避時無需再次隨機選擇退避時間重新開始退避,進而在仿真結果圖中可以看出減小了傳輸時延,提高了網絡吞吐量,并擴大了系統(tǒng)容量。
　　總之,本文從隊列管理算法和MAC層協(xié)議入手解決無線Me