遠(yuǎn)距離無線網(wǎng)狀網(wǎng)性能優(yōu)化和服務(wù)質(zhì)量研究.pdf

1、目前世界上超過40％的人口居住在鄉(xiāng)村地區(qū)，提高這些地區(qū)的互聯(lián)網(wǎng)覆蓋率是個(gè)亟待解決的問題。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接入方式（如蜂窩基站、衛(wèi)星等）存在造價(jià)和維護(hù)成本高昂等缺點(diǎn)，因此并不適用于這些地區(qū)。LDmesh網(wǎng)絡(luò)（LongDistancewirelessmeshnetworks）由多條長距離WiFi鏈路組成。該網(wǎng)絡(luò)通過多跳的形式接入城鎮(zhèn)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，可為鄉(xiāng)村人口提供低廉、易維護(hù)的遠(yuǎn)程互聯(lián)網(wǎng)接入方案。在每個(gè)村落，由多個(gè)（AP，MeshRouter）通

2、信單元組成的本地CSMA/CAMesh網(wǎng)絡(luò)為村民提供覆蓋全村的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)（數(shù)據(jù)流匯聚到該村的LDmesh節(jié)點(diǎn)）。然而LDmesh網(wǎng)絡(luò)并未完善，存在著諸多的問題，如缺乏高效MAC協(xié)議、沒有端到端QoS路由、缺少節(jié)點(diǎn)節(jié)能策略等。
　　音視頻應(yīng)用是LDmesh網(wǎng)絡(luò)的主要業(yè)務(wù)。相對(duì)BestEffort業(yè)務(wù)，音視頻業(yè)務(wù)對(duì)QoS要求較高。鑒于此，本文首先提出了基于多接口DSR協(xié)議的端到端QoS路由協(xié)議MQDSR。MQDSR使用MAR帶寬約

3、束模型對(duì)業(yè)務(wù)流執(zhí)行準(zhǔn)入控制，從而可以保證音視頻業(yè)務(wù)的端到端吞吐率和可控的端到端延遲。仿真結(jié)果表明，對(duì)于基于時(shí)分復(fù)用MAC協(xié)議的LDmesh網(wǎng)絡(luò)，MQDSR能為高優(yōu)先級(jí)（如音頻）和一般優(yōu)先級(jí)（如視頻）業(yè)務(wù)提供有保證的端到端QoS。
　　部署在鄉(xiāng)村地區(qū)的LDmesh節(jié)點(diǎn)往往采用太陽能供電，因此節(jié)能是一個(gè)亟待解決的問題。本文分析了LDmesh鏈路的丟包特性和受干擾特性，提出了一個(gè)節(jié)點(diǎn)速率和功率聯(lián)合調(diào)整算法。該算法通過監(jiān)測(cè)鏈路干擾變化動(dòng)態(tài)

4、地調(diào)整發(fā)送速率和功率，從而能夠在鏈路吞吐率和節(jié)點(diǎn)能耗間取得較優(yōu)的平衡。戶外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相比固定發(fā)送速率和功率的策略，該算法能夠在保證鏈路具有較高投遞率的同時(shí)有效地降低節(jié)點(diǎn)的能耗。
　　村莊內(nèi)本地的CSMA/CAMesh網(wǎng)絡(luò)提供了可覆蓋全村的無線接入。信道化技術(shù)（定義為節(jié)點(diǎn)自主的選擇其物理層速率、發(fā)射功率、信道頻率和信道寬度）可以提高該網(wǎng)絡(luò)的容量或改善該網(wǎng)絡(luò)的公平性。為了降低信道化所需的測(cè)量復(fù)雜度，本文引入了兩個(gè)預(yù)測(cè)模型。針對(duì)對(duì)稱