基于跨層設計的無線Mesh網(wǎng)絡MAC接入機制與路由算法的研究.pdf

1、隨著無線通信技術的發(fā)展，無線Mesh網(wǎng)絡（Wireless Mesh Network，WMN）逐漸成為學者的研究熱點，是下一代無線網(wǎng)絡發(fā)展的關鍵技術。MAC層信道接入技術和網(wǎng)絡層路由技術作為無線 Mesh網(wǎng)絡的核心技術，決定著網(wǎng)絡的整體性能。本文針對扁平無線Mesh網(wǎng)絡MAC層與網(wǎng)絡層的跨層設計進行研究，MAC層的信道接入機制采用TDMA的接入方式，通過利用網(wǎng)絡層路由的相關信息來提高信道利用率和降低端到端時延；網(wǎng)路層的路由算法利用MAC

2、層的相關信息來提升路由發(fā)現(xiàn)效率和降低路由的開銷，具體工作如下：
　　現(xiàn)有的預留型TDMA動態(tài)時隙分配算法大多與路由算法分開設計。在進行時隙分配時未考慮節(jié)點的實際負載情況，負載重的節(jié)點與負載輕的節(jié)點分配到的時隙數(shù)目基本相等，導致信道利用率下降。此外，在數(shù)據(jù)傳輸時數(shù)據(jù)流路徑上節(jié)點的時隙順序與節(jié)點位置順序不一致導致網(wǎng)絡端到端時延急劇增加。針對上述問題，本文改進了傳統(tǒng)經(jīng)典的預留型P-TDMA算法，改進后的算法（LLD-TDMA）在時隙申請

3、和分配過程加入了節(jié)點的負載信息，使負載重的節(jié)點分配到的時隙相對較多，提高時隙的利用率；在數(shù)據(jù)傳輸階段通過時隙選擇算法調整數(shù)據(jù)流路徑上節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的時隙順序保證其與節(jié)點的位置順序一致，降低了數(shù)據(jù)流端到端的時延。仿真結果表明改進后的算法相對于原始的P-TDMA算法網(wǎng)絡吞吐量提升22.18％、節(jié)點平均時隙利用率提升了12.86%、網(wǎng)絡端到端延時降低23.90%。
　　其次，本文在分析了傳統(tǒng)按需路由算法存在“廣播風暴”、頻繁進行路由發(fā)現(xiàn)問

4、題及跨層設計對其性能改進可行性的基礎上，基于跨層設計的思想改進了經(jīng)典的AODV路由算法。改進后的算法（CLC-AODV）不再采用通過周期發(fā)送HELLO消息報文進行路由維護的機制，而是通過跨層利用第三章改進的 MAC層算法（LLD-TDMA）中RTS和RSP分組的周期交互，獲取節(jié)點的兩跳范圍內的拓撲關系，建立局部先應式路由，并通過局部先應式路由實現(xiàn)高效反應式路由和快速修復機制，提高了路由發(fā)現(xiàn)效率和降低了路由開銷。仿真結果表明CLC-AOD