无线Mesh网络中的机会路由算法研究

发布时间：2017-08-15 22:11

  本文关键词：无线Mesh网络中的机会路由算法研究

  更多相关文章： 无线Mesh网络 分布式机会路由 多网关 多速率 负载均衡

【摘要】：无线Mesh网络由于其具有低成本、易部署等优点,已经成为一种高效可靠的“最后一公里”接入解决方案。而无线Mesh网络中的路由算法设计是决定网络性能的主要因素,值得深入研究。机会路由作为路由算法中的一个重要分支,通过在数据分组传输过程中使用多个下一跳节点而非特定下一跳节点参与转发来提高数据的一跳传输成功率,以此达到抑制数据重传,提升网络性能的目的。本文对无线Mesh网络中的机会路由算法进行了研究,具体工作如下:现有机会路由算法大多需要各节点掌握全网的实时加权拓扑以计算后备转发节点集及转发节点的优先级,这将造成沉重的网络开销,降低网络的可扩展性。另外,基于迭代计算节点转发能力的策略会引入较大的迭代计算量。针对上述问题,本文提出了一种基于洪泛的分布式机会路由算法(Flooding based Distributed Opportunistic Routing,FDOR),在寻路过程中确定后备转发节点集及转发节点的优先级。另外,针对现有机会路由算法中节点协调转发机制执行效率不高、可能存在数据分组重复发送的问题,引入双向确认机制,以保证节点协调转发的高效可靠运行。仿真结果表明,相比于经典机会路由,FDOR算法在网络吞吐量方面提升8.6%、端到端延时降低8.0%。此外,针对应用于多网关回传场景下的无线Mesh网络,本文提出了一种基于负载均衡的多网关多速率机会选播路由算法(Load Balancing based Multi-Gateway Multi-Rate Opportunistic Anycast Routing,LBMGR-OAR),该算法在数据分组的发送过程中利用机会路由算法的转发特性,根据当前节点的转发能力、链路质量状况和节点的负载情况动态选择最优发送速率、下一跳转发节点以及出网网关,以适应随时变化的网络及负载情况,达到均衡负载的目的。另外,通过引入控制网关的概念差异化的对待各网关节点的通告周期,以此降低协议的开销。仿真结果表明,与典型多网关路由算法相比,LBMGR-OAR在网络吞吐量方面提升18.7%、端到端延时减低16.2%、负载均衡指数提高5.2%。最后,搭建了基于S3C2440的无线Mesh网络实验平台,在现有路由算法HWMP的基础上实现了数据分组的机会转发机制,并对其进行了性能测试。测试结果表明,机会路由确实能够有效的提升网络性能。
【关键词】：无线Mesh网络 分布式机会路由 多网关 多速率 负载均衡
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-18
• 第一章 绪论18-24
• 1.1 研究背景及意义18-19
• 1.2 国内外的研究及发展现状19-21
• 1.3 论文研究内容及安排21-24
• 第二章 无线Mesh网络及其路由技术概述24-36
• 2.1 无线Mesh网络概述24-28
• 2.1.1 无线Mesh网络架构24-26
• 2.1.2 无线Mesh网络应用26-28
• 2.2 路由技术概述28-35
• 2.2.1 路由算法中的关键技术29-31
• 2.2.2 机会路由的提出及优势31-35
• 2.3 本章小结35-36
• 第三章 一种基于洪泛的分布式机会路由算法36-57
• 3.1 传统路由算法中存在的问题分析36-39
• 3.1.1 可扩展性差和高计算复杂度37
• 3.1.2 重复数据分组发送37-38
• 3.1.3 路由环路问题38-39
• 3.2 算法中的关键技术39-44
• 3.2.1 网络模型39-40
• 3.2.2 节点发送能力统计及更新40-41
• 3.2.3 后备转发节点集选择41-42
• 3.2.4 双向确认及链路质量统计42-44
• 3.3 算法流程44-48
• 3.3.1 寻路过程44-47
• 3.3.2 数据分组转发过程47-48
• 3.4 消息报文及路由表格式48-50
• 3.5 算法仿真及性能分析50-56
• 3.5.1 仿真平台及仿真流程50-52
• 3.5.2 性能指标52
• 3.5.3 仿真参数及场景52-53
• 3.5.4 仿真结果分析53-56
• 3.6 本章小结56-57
• 第四章 基于负载均衡的多网关多速率机会选播路由算法57-75
• 4.1 多网关场景的路由问题分析57-60
• 4.1.1 负载均衡问题57-58
• 4.1.2 路由震荡问题58-60
• 4.2 算法设计60-64
• 4.2.1 网络模型60
• 4.2.2 控制网关60-61
• 4.2.3 节点传输代价61-62
• 4.2.4 负载均衡策略62-63
• 4.2.5 转发协调机制63-64
• 4.3 算法流程64-67
• 4.3.1 网关节点通告过程64-66
• 4.3.2 数据转发过程66-67
• 4.3.3 控制网关切换过程67
• 4.4 消息报文及路由表格式67-70
• 4.5 算法仿真及性能分析70-74
• 4.5.1 仿真场景及仿真参数71
• 4.5.2 仿真结果分析71-74
• 4.6 本章小结74-75
• 第五章 实验平台搭建及路由协议验证75-88
• 5.1 嵌入式实验平台搭建75-82
• 5.1.1 Linux内核移植76-78
• 5.1.2 无线网卡驱动移植78-80
• 5.1.3 网卡配置工具移植80
• 5.1.4 根文件系统制作及烧写80-82
• 5.2 路由算法实现及测试82-87
• 5.2.1 协议算法实现82-84
• 5.2.2 网卡工作模式配置84-85
• 5.2.3 测试场景规划85-86
• 5.2.4 路由算法性能对比及分析86-87
• 5.3 本章小结87-88
• 第六章 总结与展望88-90
• 6.1 总结88
• 6.2 展望88-90
• 致谢90-91
• 参考文献91-95
• 在学期间取得的与学位论文相关的研究成果95-96

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