无线Mesh网络多播部分重叠信道分配与路由度量算法研究

发布时间：2020-11-08 16:34

　　 无线Mesh网络(Wireless Mesh Networks,WMN)作为下一代无线通信网络的演进方向之一,受到了业界的广泛关注。多播通信是WMN的关键技术之一,它可以节省网络带宽,为许多实时应用提供服务,最大化WMN服务的用户数。在多播技术的研究过程中,多播信道分配与路由度量是两个重要的研究内容。通过合理的信道分配,可以有效地提升网络容量,降低同信道干扰,减小网络时延和丢包率;通过路由度量策略合理地选择转发节点,构建多播树,能进一步降低链路之间的干扰,并最大化接入WMN的客户端数量,提升网络服务质量。因此,通过设计合理的信道分配策略,构建有效的多播树,可以提升WMN网络的系统容量,降低网络干扰,此研究对下一代无线通信网络的发展也具有一定的指导意义。WMN大多采用IEEE 802.11b/g标准协议,但由于IEEE 802.11b/g最多只提供3条正交信道(Orthogonal Channels,OCs),信道数量难以满足网络需求,导致网络同信道干扰增大,网络质量严重下降。因此,本文利用部分重叠信道(Partially Overlapped Channels,POCs)来设计信道分配策略,充分利用频谱资源,进一步提升网络性能,降低网络干扰。本文针对目前信道分配算法考虑的因素较为单一的问题,提出局部多播的概念,综合考虑局部多播与转发权重这两个关键因素,提出了基于局部多播与转发权重(Local Multicast and Forwarding Weight,LMFW)的POCs信道分配算法。LMFW算法通过计算节点所在的局部多播受到的干扰与节点的转发权重,设计权重干扰函数,根据节点受到的干扰大小对节点进行降序排列,利用启发式的算法优先为干扰较大的节点分配POCs。仿真结果表明,LMFW算法可以提升网络平均吞吐量,降低端到端时延和平均丢包率。传统的路由度量往往适用于单播通信,忽略了链路负载和链路质量这两个重要因素对网络的影响。本文综合考虑链路负载与链路质量这两个因素,提出了基于链路负载与链路质量(Link Load and Link Quality,LLLQ)的多播路由算法。LLLQ算法把链路负载与链路质量的乘积作为构建多播树的标准,选择链路负载较大、链路质量较高的链路来构建多播树,目的是使多播树服务的客户端数量达到最大化,提升网络的整体服务质量,降低数据包的重传次数,提升网络的平均吞吐量。本文将NS-3软件拓展为支持多信道多接口的仿真平台,以完成对LMFW和LLLQ算法的性能验证。仿真结果表明,本文所提的POCs信道分配与路由算法,可以提升WMN网络的容量,降低网络干扰与平均丢包率,改善网络性能。本文的研究为提升WMN的网络性能提供了理论基础。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.5
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 论文的研究背景及意义
    1.2 论文主要研究内容及创新点
        1.2.1 论文主要研究内容
        1.2.2 论文创新点
    1.3 论文的结构安排
第2章 无线Mesh网络信道分配及路由度量研究现状
    2.1 无线Mesh网络概述
    2.2 无线Mesh网络多播部分重叠信道分配研究现状
    2.3 无线Mesh网络路由度量研究现状
    2.4 本章小结
第3章 基于局部多播与转发权重的部分重叠信道分配
    3.1 系统模型
        3.1.1 网络模型
        3.1.2 干扰模型
    3.2 多播树构建
    3.3 LMFW信道分配算法设计
        3.3.1 局部多播
        3.3.2 转发权重
        3.3.3 部分重叠信道分配
    3.4 仿真实验及性能分析
        3.4.1 仿真工具及参数
        3.4.2 性能评价与分析
    3.5 本章小结
第4章 基于链路负载与链路质量的多播路由度量算法
    4.1 系统模型
    4.2 链路负载
    4.3 链路质量
    4.4 LLLQ多播路由算法
    4.5 仿真实验及性能分析
        4.5.1 仿真参数
        4.5.2 性能评价与分析
    4.6 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 论文总结
    5.2 未来工作展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢

【参考文献】

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2 肖春静;刘明;龚海刚;陈贵海;周帆;吴跃;;无线Mesh网络低干扰组播[J];软件学报;2013年06期

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本文编号：2875042