无线Mesh网络多网关多路径路由协议的研究与实现

发布时间：2017-03-19 23:06

  本文关键词：无线Mesh网络多网关多路径路由协议的研究与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为一种新型无线网络,无线Mesh网络能够改善无线网络覆盖范围、集中式结构适应性、最优路由路径获取等问题,它已经被整合到多种不同物理层标准中,并且有着广泛应用。路由技术作为无线网络中的关键技术之一,是目前国内外对于无线Mesh网络的研究热点。本文针对IEEE 802.11s标准中HWMP路由协议存在的网络瓶颈和网络拥塞等不足,为提高网络吞吐量、降低网络延迟和丢包率,提出一种支持多网关多路径路由的先验式多树路由协议(Proactive Multi-Tree Routing Protocol,PMTRP)。PMTRP路由协议通过建立先验式多树路由路径,及使用积累传播时链路度量(Accumulated Airtime Link Metric,AALM)作为路由判据,可以实现多网关数据传输,并在数据的传送过程中进行路由选择。PMTRP路由协议能够有效地平衡网络负载,避免网络瓶颈的产生,并降低局部节点或局部链路故障对网络性能的影响,适合较大规模无线Mesh网络的部署应用。为验证PMTRP路由协议的性能,选取数据分组投递率、吞吐量及平均延迟作为评价标准,在NS-3仿真软件下实现PMTRP路由协议的相关模块,与其它路由协议进行对比。通过PMTRP路由协议与NS-3仿真软件中HWMP路由协议的mesh模块进行对比,可以发现,PMTRP路由协议在多路径性能上更好,并且随着网络规模的增加,这种优势更加明显。PMTRP路由协议与HWMP路由协议、多网关多路径路由协议MGMP的对比结果证明,在允许多网关选择的无线Mesh网络中,PMTRP路由协议的三个评价标准上的性能完全比HWMP路由协议好;虽然在局部路径上略有不足,但是在整个网络的平均结果上看,PMTRP路由协议比MGMP路由协议的多网关性能更好。以上仿真对比结果证明,在较大规模的无线Mesh网络中使用PMTRP路由协议能够有效的提高网络的鲁棒性,保证网络质量。
【关键词】：无线网状网 先验式多树 多路径路由协议 多网关路由协议 NS-3仿真
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 无线Mesh网络整体研究现状12-13
• 1.2.2 无线Mesh网络路由协议研究现状13-15
• 1.3 本文研究的主要内容15-17
• 1.3.1 本文的主要内容及工作安排15-16
• 1.3.2 本文的组织结构安排16-17
• 第2章 无线Mesh网络以及相关路由协议17-28
• 2.1 无线Mesh网络结构17-20
• 2.1.1 对等网络结构17-18
• 2.1.2 分层骨干网络结构18-19
• 2.1.3 混合网络结构19-20
• 2.2 无线Mesh网络路由技术20-24
• 2.2.1 先验式路由协议20-21
• 2.2.2 反应式路由协议21-22
• 2.2.3 混合式路由协议22
• 2.2.4 无线Mesh网络路由协议的发展22-23
• 2.2.5 无线Mesh网络的路由判据23-24
• 2.3 路由协议性能指标24-26
• 2.4 路由协议应用需求分析26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 先验式多树路由协议的设计28-44
• 3.1 PMTRP路由协议的设计目的28
• 3.2 先验式多树拓扑结构和意义28-31
• 3.3 PMTRP路由协议路由路径生成过程31-38
• 3.3.1 辅助节点筛选过程31-33
• 3.3.2 先验式树生成过程33-36
• 3.3.3 先验式树补充生成及维护过程36-38
• 3.4 积累传播时间链路度量的积累计算38-40
• 3.5 PMTRP路由协议多网关多路径选择40-43
• 3.6 PMTRP路由协议的设计特点43
• 3.7 本章小结43-44
• 第4章 NS-3 仿真软件下无线Mesh网络的实现44-54
• 4.1 NS-3 仿真软件概述44-47
• 4.1.1 NS-3 仿真软件简介44
• 4.1.2 NS-3 仿真基本模块说明44-45
• 4.1.3 NS-3 仿真配置脚本45-47
• 4.2 NS-3 下的无线Mesh网络结构简介47-48
• 4.3 PMTRP路由协议的NS-3 仿真平台实现48-53
• 4.3.1 控制帧收发的代码与实现49-50
• 4.3.2 先验式树的生成的代码实现50-52
• 4.3.3 数据传输部分的代码与实现52-53
• 4.3.4 路由表的代码与实现53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 PMTRP与HWMP路由协议的对比实验及分析54-63
• 5.1 NS-3 仿真实验的基本参数和配置54-56
• 5.2 网络性能对比实验网络参数配置56
• 5.3 网络性能对比试结果及分析56-61
• 5.4 多网关性能对比试结果及分析61-62
• 5.5 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文68

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