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无线Mesh网络中的QoS组播路由判据研究

作　者: 李琦沁
导　师: 姜腊林
学　校: 长沙理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 无线Mesh网络 QoS 组播路由判据
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 45次
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内容摘要

随着信息产业的飞速发展，通信网络、广播电视网络与IP网络三网融合进程的快速推进，多媒体业务正成为网络的主要业务之一。多媒体业务数据传输量大，如何有效地利用信道带宽，成为运营商亟待解决的问题。相对传统通讯模式对网络资源的浪费，组播技术的出现则正好解决了这一问题。与此同时，如何保证传输服务质量（Quality of Service，QoS），则是用户渴求的需要。而保证QoS，就离不开高性能路由。作为路由选择的度量标准，路由判据对网络性能有着深远影响。本文以下一代互联网接入网主要支撑——无线Mesh网络（WirelessMesh Network， WMN）为基础，通过对路由判据的研究，优化改进了多QoS约束组播路由算法中的度量机制，以提高路由选择性能，保证QoS。正文第一部分（第二章）对无线Mesh网络典型路由判据进行了比对研究。最小跳数（Hop Count，HOP）是对路径“长度”的度量。期望传输次数（Expected Transmission Count，ETX）是对链路丢包率的度量。期望传输时间（Expected Transmission Time，ETT）在ETX基础上度量了链路传输时间。加权累计期望传输时间（Weighted Cumulative ExpectedTransmission Time， WCETT）在ETT基础上，度量了数据流内干扰。干扰邻节点数（Interferer Neighbors Count，INX）在ETT基础上，度量了数据流间干扰。通过实验仿真可知，INX在网络吞吐量方面的性能要优于其它几种路由判据，但由于INX并没有考虑到数据流内干扰，因此随着网络负载的增加，其丢包率将过高。基于以上研究，文中第三章，通过具体分析数据流内干扰和数据流间干扰的影响及产生的原因，设计一个对数据流干扰问题进行全面考量的数据流干扰感知（Flow Interference Aware，FIA）路由判据。该路由判据以信道为单位，对路径中每一跳的干扰邻链路数据传输量进行捕捉，以度量数据流间干扰。在此基础上，通过取路径中各信道传输时的干扰邻链路数据传输量最大值，考量路径中信道的使用情况，以综合评价数据流内干扰和数据流间干扰。最后将该评价结果与路径期望传输时间加权求和，实现对传输延时和数据流干扰的均衡考虑。仿真结果表明，FIA在网络吞吐量及丢包率方面均优于对数据流干扰问题有考虑但不全面的WCETT和INX。本文第四章，综合之前对路由判据的研究，对多QoS约束组播路由算法中的度量函数进行了优化改进，提出了一种基于蚁群算法的多QoS约束组播路由机制（Multi-QoS Constraints Multicast Routing based on AntColony Algorithm， MQCMR-Ant）。 MQCMR-Ant以节点数据包成功接收率和发送率乘积的倒数，将链路丢包率由乘性参数转换为加性参数，从侧面进行了度量，简化了算法复杂度。同时，MQCMR-Ant通过以干扰邻链路传输速率和信道带宽的比值代替对信道带宽的最小约束，并配置前后两跳采用不同的信道进行数据传输，在综合考虑到数据流间干扰、数据流内干扰及信道带宽的情况下，以更切实的方式对路径吞吐量进行了度量。仿真结果表明，MQCMR-Ant有良好的扩展性，且运行时间相对较低，可用带宽高，网络资源占用量少，所构造的组播树相对采用传统度量方式的ACQMR更优。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-17
  1.1 研究背景和研究意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-16
    1.2.1 无线 Mesh 网络路由判据  12-14
    1.2.2 QoS 组播路由算法  14-15
    1.2.3 无线 Mesh 网络中 QoS 路由算法  15-16
  1.3 本文主要工作和创新点  16
  1.4 本文组织结构  16-17
第二章无线 Mesh 网络典型路由判据的分析  17-22
  2.1 典型路由判据的分析  17-20
    2.1.1 HOP  17
    2.1.2 ETX  17-18
    2.1.3 ETT  18
    2.1.4 WCETT  18-19
    2.1.5 INX  19-20
  2.2 实验仿真  20-21
  2.3 小结  21-22
第三章数据流干扰感知路由判据的研究  22-31
  3.1 数据流干扰分析  22-23
    3.1.1 数据流内干扰  22-23
    3.1.2 数据流间干扰  23
  3.2 数据流干扰感知路由判据 FIA 的设计  23-26
    3.2.1 数据流间干扰的考量  24
    3.2.2 数据流内干扰的考量  24
    3.2.3 传输时延的考量  24-25
    3.2.4 FIA 数学建模  25-26
  3.3 路由选择性能比较  26-28
  3.4 实验仿真  28-30
  3.5 小结  30-31
第四章无线 Mesh 网络多 QoS 约束组播路由的研究  31-43
  4.1 QoS 的定义和度量参数  31-32
  4.2 QoS 组播路由算法的分类  32
  4.3 多 QoS 约束组播路由的设计  32-35
    4.3.1 设计思路  32-35
      4.3.1.1 时延  33
      4.3.1.2 时延抖动  33
      4.3.1.3 丢包率  33-34
      4.3.1.4 带宽  34-35
    4.3.2 具体描述  35
  4.4 基于蚁群算法的实现  35-39
    4.4.1 蚂蚁的后继节点转移概率  36
    4.4.2 信息素更新方式  36-37
    4.4.3 算法的实现步骤  37-39
  4.5 实验仿真  39-42
  4.6 小结  42-43
第五章总结与展望  43-45
  5.1 研究总结  43-44
  5.2 研究展望  44-45
参考文献  45-49
致谢  49-50
附录A （攻读学位期间发表论文目录）  50-51
摘要  51-53
ABSTRACT  53-55

无线Mesh网络中的QoS组播路由判据研究

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