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IEEE802.11s无线Mesh网络负载均衡机制的研究

作　者: 黄海月
导　师: 陈兵；燕雪峰
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线Mesh网络负载均衡层次接入控制 HWMP 吞吐量
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 75次
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内容摘要

无线Mesh网络是一种多跳、高速率、高容量的新型无线网络,它融合了无线局域网和Ad hoc网络的特征,是网络“最后一公里”宽带接入的关键技术之一。作为一种分布式网络,多节点之间如何进行动态任务分配在很大程度上影响网络性能。现阶段无线Mesh网络的负载均衡技术在提高网络吞吐量,合理分配网络资源等方面存在尚未完全解决的问题,因此有必要对这些问题作进一步研究。由于无线Mesh网络节点和组网的特殊性,其负载均衡策略不同于传统的Ad hoc或是无线局域网。本文针对无线Mesh网络的分层特点,提出层次负载均衡的概念,设计了一种新的层次负载均衡机制。论文首先介绍了无线Mesh网的基本概念、负载均衡问题产生的原因和研究现状,分析了无线Mesh网终端接入存在问题,并在负载控制方面对现有无线Mesh网络路由协议进行分析,通过对不同算法和协议的对比得出终端接入和负载路由协议应该满足的要求。针对现有终端接入控制技术的不足,提出了一种基于负载均衡的接入控制算法——LBAA。该算法通过设计接入控制权值函数,对终端进行接入负载均衡控制,达到平衡mesh接入点的负载、合理分配网络资源的目的;同时,针对IEEE 802.11s无线Mesh网默认路由协议HWMP在路由负载控制方面的不足提出了改进方案,设计了一种具有动态负载均衡机制的混合路由协议——DLB-HWMP,该协议在路由选择和路由维护过程中使用负载约束权值函数和中间节点消息控制规则,综合考虑mesh路由器负载大小和当前信道质量,并能在网络繁忙时对中间节点进行消息屏蔽,以此优化网络资源使用、解决拥塞、提高吞吐量。论文在NS2仿真环境中对LBAA和DLB-HWMP进行了仿真,结果表明新的算法和协议在提高网络吞吐量和端到端延迟等方面有明显改进。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
图清单  9-10
表清单  10-11
注释表  11-12
第一章绪论  12-17
  1.1 课题研究背景  12
  1.2 课题研究现状  12-15
    1.2.1 WMN 终端接入研究现状  12-14
    1.2.2 WMN 负载路由协议研究现状  14-15
  1.3 课题研究内容与意义  15
  1.4 论文组织组构  15-17
第二章 WMN 负载均衡相关研究  17-28
  2.1 WMN 概述  17-21
    2.1.1 WMN 基本概念  17-19
    2.1.2 WMN 与其它网络的比较  19-21
  2.2 WMN 负载均衡技术  21-24
    2.2.1 WMN 负载均衡问题的提出  21-22
    2.2.2 WMN 负载均衡的关键技术  22-24
  2.3 WMN 负载路由协议分析  24-27
    2.3.1 WMN 路由协议分类  24-25
    2.3.2 WMN 负载均衡路由协议  25-27
  2.4 本章小节  27-28
第三章 WMN 层次负载均衡机制的设计与实现  28-41
  3.1 WMN 层次负载均衡框架设计  28-29
  3.2 WMN 终端接入负载均衡方案  29-36
    3.2.1 WMN 终端接入存在问题  29-30
    3.2.2 WMN 终端接入权值函数的设计  30-34
    3.2.3 WMN 终端负载均衡接入算法描述  34-36
  3.3 WMN 终端负载均衡接入代码设计  36-39
    3.3.1 NS2 中的移动节点模型  36-37
    3.3.2 IEEE 802.11s mesh 代码修改与扩展  37-39
  3.5 本章小节  39-41
第四章 WMN 骨干混合路由协议负载均衡的改进  41-56
  4.1 WMN 混合路由协议介绍  41-43
    4.1.1 混合无线Mesh 路由协议-HWMP  41-42
    4.1.2 HWMP 存在问题和改进思想  42-43
  4.2 DLB-HWMP 负载路由选择规则  43-45
    4.2.1 跳数负载约束权值函数  44-45
    4.2.2 中间节点消息控制规则  45
  4.3 节点负载测量机制  45-46
  4.4 DLB-HWMP 设计  46-53
    4.4.1 路由表  48
    4.4.2 协议控制消息格式  48-51
    4.4.3 路由发现过程  51-52
    4.4.4 路由更新和维护过程  52-53
  4.5 DLB-HWMP 在NS2 中的实现  53-55
  4.6 本章小节  55-56
第五章 WMN 层次负载均衡机制实验仿真  56-68
  5.1 仿真环境  56-58
    5.1.1 仿真工具的选择  56-57
    5.1.2 仿真平台设置  57-58
  5.2 LBAA 仿真  58-61
    5.2.1 仿真过程  58
    5.2.2 性能指标  58-59
    5.2.3 仿真结果及分析  59-61
  5.3 DLB-HWMP 仿真  61-67
    5.3.1 仿真过程  61-65
    5.3.2 性能指标  65
    5.3.3 仿真结果及分析  65-67
  5.4 本章小节  67-68
第六章总结和展望  68-70
  6.1 论文工作总结  68
  6.2 进一步工作  68-70
参考文献  70-74
致谢  74-75
在学期间的研究成果及发表的论文  75

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