基于业务优先级的Ad Hoc网络接入算法研究

发布时间：2020-07-06 19:48

【摘要】：随着多年的发展,对Ad Hoc网络的研究逐渐扩展到航空Ad Hoc网络、车联网、智能Ad Hoc网络、传感器网络等细分方向。基于各种应用场景的研究越来越多,无论是在航空Ad Hoc网络还是车联网领域,都有提供服务质量(Quality of Service,Qo S)保证的需求,而引入优先级机制是保证服务质量的一种有效方法。因此,本文提出了一种引入了优先级机制的接入算法,能够保证高优先级业务的服务质量,同时为同一优先级业务进行公平的带宽分配。为了保证带宽的公平分配,使用加权公平队列调度算法进行队列调度,并且引入了权重的动态更新规则,使其更好地适应网络状态的变化。本文基于优先级的接入算法,主要为不同优先级的业务设定差别较大的退避时长,不同于一般解决方法中的对竞争窗口的变化规则进行修改,本文直接在退避时长的计算中考虑了优先级与业务流权重的影响,从而保证不同优先级业务的退避时长差异化。具体来说,本文首先介绍了Ad Hoc网络及支持Qo S的媒体接入控制(Media Access Control,MAC)协议的研究现状,然后对MAC协议中的关键问题,以及802.11协议的退避机制进行了研究,介绍了加权公平准则及常见的队列调度算法。在此基础上,给出了基于优先级的接入算法的设计思路。按照思路,首先介绍了开始时间公平排队算法,在此基础上介绍了动态权重更新机制,进行了理论上的公平性分析,最终引入退避时长的计算规则,完成了整个接入算法的设计。在本文的最后,介绍了基于NS2的接入算法的具体实现细节,并对其保证优先级业务服务质量和公平分配带宽的能力进行了仿真分析,得出了相应的结论。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5
【图文】：

星状,仿真参数,拓扑,业务流

公平分配带宽的能力。仿真时采用的拓扑结构如图4-2 所示。123547680图 4-2 星状拓扑具体仿真参数如表 4-5 所示。在本次仿真中，节点 1~8 向节点 0 发送 CBR业务流，权重相等，但保证总和为 1 。将 SFQ 算法与 NS2 自带的DropTail/PriQueue、RED、DRR 队列调度算法进行对比，首先任选一条业务流，多次实验求平均，如节点 8 发往节点 0 的业务流，对比其性能仿真结果如图 4-3、图 4-4 所示。表 4-5 仿真参数设置名称参数设置名称参数设置路?

单位权,业务流,吞吐量,接入算法

态权重的接入算法，用 PDWSFQ 表示。经过多次的仿真，可以计算出使用 PDWSFQ 接入算法时，各个业务均单位权重吞吐量均为 1300Kbps 左右，方差为 7000 左右，而使用 802.11算法，各个业务流平均单位权重吞吐量为 1100Kbps 左右，方差为 205000 左这说明使用改进后的接入算法进行多次仿真时，各个业务流的单位权重吞的浮动相对较小，实际吞吐量基本都在平均值附近，各个业务流所得到的基本一致。结合图 4-10 可知，与 802.11 协议相比，对于一个随机生成的拓在业务流初始权重相同时，使用基于优先级与动态权重调整的接入算法，在为同一优先级的业务分配带宽时，做到符合加权公平原则。接下来，我们进一步分析在初始权重不同的情况下，接入算法的公平除了改进后算法的业务流的初始权重值外，其他参数与表 4-9 的参数设置一16 条业务流初始权重设置情况如下：4 条业务流权重设置为 0.0625、4 条流权重设置为 0.025，4 条业务流权重设置为 0.075、4 条业务流权重设0.0875，保持总和仍为 1。对其进行性能仿真，各个业务流的吞吐量与权比值如图 4-11 所示。

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