基于跨层设计的无线Mesh网络拥塞控制策略研究

论文摘要

随着各种无线接入技术的快速发展,方便、快捷地为用户提供Internet接入和具有QoS保障的多媒体宽带业务将是下一代无线通信网的设计目标。无线Mesh网络作为一种新型无线接入技术,能够廉价地为有线骨干网提供无线技术支持并实现区域无线覆盖。但是由于无线Mesh网络的分布式结构的不对称性及多跳性等特点,无线链路中容易产生由于负载不均衡而导致的拥塞现象。无线带宽是无线网络中的稀有资源,因此在无线Mesh网中如何有效控制链路拥塞、充分利用无线资源吸引了研究人员的广泛关注,已成为当前的研究热点之一。本文结合跨层设计思想,采用“从一般到具体”的研究思路,探讨拥塞控制算法在无线Mesh网络中的优化与应用。论文首先对当前无线网络中已有的拥塞控制算法进行归类分析,并指出在新的网络环境下研究跨层拥塞控制的必要性;接着详细阐述了本文所提算法所涉及的相关网络背景和控制技术;以此为基础,首先基于非合作博弈理论,设计一种无线Mesh网络中的跨层拥塞控制算法。该算法在MAC层利用非合作博弈论建立博弈拥塞模型,求解出均衡速率并通过跨层机制通告给传输层,最后传输层根据通告消息对发送速率进行调整;接着,基于IEEE 802.16 Mesh网络的调度机制、结合跨层反馈机制在MAC层分三个部分对链路拥塞进行控制,同时在传输层根据MAC层的控制决策来动态改变数据发送窗口。最后,通过在NS-2.31仿真平台配置不同网络场景对所提算法进行多角度实验仿真与性能分析。仿真结果表明:论文所提算法较传统拥塞控制算法在吞吐量、时延和丢包率等方面均有明显优化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 论文研究内容与意义
• 1.4 论文结构安排
• 第二章 无线Mesh网络相关技术
• 2.1 无线Mesh网络体系结构
• 2.2 无线Mesh网络的特点
• 2.3 无线Mesh网络中的关键技术
• 2.4 无线Mesh网络的应用
• 2.5 无线Mesh网络中的跨层设计
• 2.5.1 跨层设计的方法分类
• 2.5.2 跨层设计的层间信息交互
• 2.6 IEEE 802.16 Mesh网络简介
• 2.6.1 IEEE 802.16 概述
• 2.6.2 IEEE 802.16 Mesh网络帧结构
• 2.6.3 IEEE 802.16 Mesh模式下的调度机制
• 2.7 本章小结
• 第三章 无线网络中的拥塞控制方法研究
• 3.1 拥塞及拥塞控制
• 3.1.1 拥塞现象
• 3.1.2 拥塞产生的原因
• 3.1.3 拥塞控制算法分类
• 3.2 无线网络中的拥塞问题
• 3.2.1 无线多跳网络中的拥塞
• 3.2.2 无线Mesh网络中的拥塞及拥塞控制
• 3.3 跨层设计与拥塞控制的结合
• 3.4 博弈论在无线网络拥塞控制中的应用
• 3.4.1 博弈论及其基本概念
• 3.4.2 非合作博弈问题
• 3.4.3 基于非合作博弈的拥塞控制
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于跨层设计的拥塞控制方法
• 4.1 基于博弈论的无线Mesh网络跨层拥塞控制
• 4.1.1 无线Mesh网络中的博弈拥塞算法分析
• 4.1.2 选取效用函数
• 4.1.3 求解博弈拥塞均衡解
• 4.1.4 传输层速率控制
• 4.2 IEEE 802.16 Mesh模式下的跨层拥塞控制
• 4.2.1 IEEE 802.16 Mesh网络中的拥塞算法分析
• 4.2.2 MAC层拥塞控制过程
• 4.2.3 MAC层拥塞控制算法实现
• 4.2.4 传输层数据发送控制
• 4.3 本章小节
• 第五章 仿真设计与分析
• 5.1 NS简介
• 5.2 仿真与实验分析
• 5.2.1 仿真环境
• 3UG算法实验结果与分析'>5.2.2 C³UG算法实验结果与分析
• 2 算法实验结果与分析'>5.2.3 CLFC²算法实验结果与分析
• 5.3 实验结论
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与未来工作
• 6.1 论文总结
• 6.2 未来工作
• 致谢
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及研究成果
• 参考文献