無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)QoS技術(shù)的研究.pdf

1、無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)是一門新興的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它產(chǎn)生于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)，Ad hoc網(wǎng)絡(luò)是為了適應(yīng)戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，增強(qiáng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的健壯性而產(chǎn)生的，隨著戰(zhàn)爭(zhēng)的結(jié)束，Ad hoc網(wǎng)絡(luò)在民間和商業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，因此 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展就有了兩個(gè)趨勢(shì)，一個(gè)是繼續(xù)沿著傳統(tǒng)的服務(wù)于軍事的方向發(fā)展，另一個(gè)轉(zhuǎn)向了服務(wù)于民間和商業(yè)的方向，就是現(xiàn)在的無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)。與傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不同，無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)中的的信息不局限于“一跳”，可以經(jīng)過(guò)“多跳”，也就是可以經(jīng)

2、過(guò)多個(gè)中間接點(diǎn)的中繼到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，這一本質(zhì)上的不同，使得無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)有了獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，自組性、健壯性、自愈性，因此它可以應(yīng)用在有線網(wǎng)絡(luò)難以到達(dá)的地方，或者災(zāi)后通訊的場(chǎng)合。
　　隨著無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)應(yīng)用的增多，有些應(yīng)用例如聲音、圖像的傳輸對(duì)時(shí)延、帶寬等 QoS(Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量)參數(shù)比較敏感，而傳統(tǒng)的路由協(xié)議是以跳數(shù)為度量依據(jù)的，在發(fā)送節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路徑中，跳數(shù)最少的路徑，鏈路狀態(tài)(時(shí)延、帶寬等)不一定好，因此

3、，需要研究開(kāi)發(fā)新的路由協(xié)議或改進(jìn)原有的路有協(xié)議使其能獲得 QoS參數(shù)，并能在路由發(fā)現(xiàn)中獲得滿足 QoS參數(shù)的路由。
　　本文深入介紹了無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)的產(chǎn)生、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)，無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)有三種結(jié)構(gòu):基礎(chǔ)設(shè)施的mesh結(jié)構(gòu)，客戶機(jī) mesh結(jié)構(gòu)，混合 mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，混合 mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是最具應(yīng)用價(jià)值的方式。
　　本文深入研究了無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)典型路由協(xié)議 DSDV路由協(xié)議、AODV路由協(xié)議、DSR路由協(xié)議的工作機(jī)制，并構(gòu)造了三個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)，

4、第一個(gè)實(shí)驗(yàn)和第二個(gè)實(shí)驗(yàn)都構(gòu)造了一個(gè)有200個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)的環(huán)境，前一個(gè)實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)是靜止的，后一個(gè)實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)在到達(dá)一個(gè)位置后停留50s，其他的條件是相同的，仿真時(shí)間100s，使用cbr流，最大聯(lián)機(jī)數(shù)目為20條，每秒送出15個(gè)封包，范圍為300×300，不但對(duì)三個(gè)協(xié)議的各種指標(biāo)在某一環(huán)境下進(jìn)行了對(duì)比分析，而且也測(cè)試了節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)對(duì)協(xié)議效果的影響；第三實(shí)驗(yàn)構(gòu)造了一個(gè)100個(gè)節(jié)點(diǎn)的無(wú)線環(huán)境，改變節(jié)點(diǎn)每秒發(fā)出的封包數(shù)，從每秒發(fā)送20個(gè)封包到每秒發(fā)送200個(gè)

5、封包，對(duì)以上三個(gè)協(xié)議的端點(diǎn)到端點(diǎn)的平均時(shí)延、分組成功接收率進(jìn)行對(duì)比分析。
　　路由判據(jù)是路由協(xié)議選擇路徑的標(biāo)準(zhǔn)，本文對(duì)跳數(shù)、單跳往返時(shí)間、每跳包對(duì)時(shí)延、期望傳輸次數(shù)、期望傳輸時(shí)間等路由判據(jù)進(jìn)行了研究，單一的路由判據(jù)得到效果不夠理想，應(yīng)該尋求基于綜合準(zhǔn)則的路由判據(jù)。
　　研究了搭建仿真環(huán)境所必需的工具和文件。研究了NS2仿真工具的工作原理、命令，awk語(yǔ)言，trace文件格式，gnuplot繪圖工具，測(cè)量無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能的腳本程序

6、。
　　深入研究了QoS的概念和三種典型的QoS保證模型，舉例說(shuō)明了添加新路由協(xié)議的步驟，解析了AODV源碼，在此基礎(chǔ)上對(duì)AODV協(xié)議進(jìn)行了改進(jìn):
　　(1)擁塞避免
　　AODV路由協(xié)議是以跳數(shù)為度量依據(jù)的，沒(méi)有擁塞控制，因此，可能會(huì)出現(xiàn)，有時(shí)網(wǎng)絡(luò)的流量不是很大，但經(jīng)過(guò)某些節(jié)點(diǎn)的流量太大，導(dǎo)致分組在該節(jié)點(diǎn)的延遲增大，流量進(jìn)一步增大，就會(huì)產(chǎn)生丟包。為了解決這一問(wèn)題，對(duì)協(xié)議作一下改進(jìn)，先引入一個(gè)概念節(jié)點(diǎn)負(fù)載，節(jié)點(diǎn)負(fù)載定義

7、為隊(duì)列中排隊(duì)的分組長(zhǎng)度占隊(duì)列總長(zhǎng)度的比例。定時(shí)對(duì)節(jié)點(diǎn)負(fù)載進(jìn)行檢測(cè)，如果節(jié)點(diǎn)負(fù)載超過(guò)80％，這個(gè)值可以根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的流量調(diào)整，則在路由發(fā)現(xiàn)時(shí)，應(yīng)“繞道而行”，避免經(jīng)過(guò)負(fù)載很大的節(jié)點(diǎn)，這樣就能做到均勻地分配流量，這樣走的路徑可能從跳數(shù)上來(lái)說(shuō)不是最優(yōu)的，但能避免擁塞，減少延遲，而且開(kāi)銷不是很大。
　　(2)時(shí)延控制
　　有些應(yīng)用比如說(shuō)語(yǔ)音服務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)流的時(shí)延比較敏感，因些，要對(duì)分組的傳送時(shí)延加以控制，也就是分組所選擇的路由要滿足對(duì)時(shí)

8、延的要求。源節(jié)點(diǎn)在發(fā)送路由請(qǐng)求時(shí)，要加入時(shí)延請(qǐng)求，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在接收到這樣的路由請(qǐng)求時(shí)，要計(jì)算分組所經(jīng)歷的時(shí)延，如果滿足則轉(zhuǎn)發(fā)，不滿足則丟棄。
　　(3)帶寬控制
　　在AODV協(xié)議中只選擇跳數(shù)最小的路由，但這樣的路徑并不能保證分組對(duì)帶寬的要求，因此當(dāng)結(jié)點(diǎn)接收到對(duì)于帶寬比較敏感的分組時(shí)，應(yīng)采用一定的機(jī)制，計(jì)算到各鄰居結(jié)點(diǎn)的帶寬，選擇滿足帶寬請(qǐng)求的路徑。
　　通過(guò)上述的改進(jìn)，形成了具有擁塞控制、時(shí)延控制、帶寬控制的QoS路由