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支持网络编码的无线Mesh网络路由协议
作者：覃团发， 廖素芸， 罗会平， 梁智怡， QIN Tuan-fa， LIAO Su-yun， LUO Hui-ping，LIANG Zhi-yi
作者单位：广西大学,计算机与电子信息学院,南宁,530004
刊名：
北京邮电大学学报
英文刊名：JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF POSTS AND TELECOMMUNICATIONS
年，卷(期)：2009，32(1)
被引用次数：2次
参考文献(9条)
1.Ahlswede R.Cai Ning.Li Shuoyen Robert Network information flow 2000(04)
2.Katti S.Katabi D.Hu Wenjun The importance of being opportunistic:practical network coding for wireless environments 2005
3.Katti S.Rahul H.Hu Wenjun XORs in the air:practical wireless network coding 2006(04)
4.Li Shuoyen Robert.Yeung Raymond W.Cai Ning Linear network coding 2003(02)
5.Ho T.Medard M.Shi Jun On randomized network coding 2003
6.Koetter R.Medard M An algebraic approach to network coding 2003(05)
7.Wu Yunnan.Das S M.Chandra R Routing with a Markovian metric to promote local mixing 2007
8.方旭明.艾助雄.傲丹下一代无线因特网技术:无线Mesh网络 2006
9.Abolhasan M.Wysocki T.Dutkiewicz E A review of routing protocol for mobile Ad Hoc network 2004(01)
相似文献(10条)
1.学位论文苏杰一种基于跨层设计的无线Mesh网络路由协议的研究2008
如今，因特网已经深深融入了人们的工作、学习、生活等各个方面，人们对因特网的无线宽带接入的需求与日俱增，而无线局域网(WLAN)越来越不能满足这种需求。在此背景下，无线Mesh网络(WMN，Wireless Mesh Network)应运而生。无线Mesh网络以众多无可比拟的优势在全世界引起了广泛的关注，成为无线通信领域的热点，被认为是下一代因特网技术的重要组成部分。
近几年来，无线Mesh网络技术在取得飞速发展，获得众多成功商业应用的同时，也遇到许多技术瓶颈的制约，其中最主要的一项就是路由技术。无线Mesh网络的很多技术特点和优势来自于Mesh多跳路由。因此，路由协议的研究与设计是无线Mesh网络技术的一个重要课题。
目前，无线Mesh网络路由协议的标准尚未确立，传统的有线因特网路由协议不能适用于无线Mesh网络这样的无线多跳网络，而无线Mesh网络自身的特点也决定了与之相似的移动自组网(MANET，Mobile Ad hoc Network)的路由协议也不能完全适用于无线Mesh网络。同时，为满足无线Mesh网络的负载均衡、路由容错与网络容量等要求，运用跨层设计、采用更好的路由参数、使用多径路由等方法已经成为无线Mesh网络路由协议设计的重要思路。
因此，本论文按照无线Mesh网络路由协议的设计要求，分析了路由协议DSR应用在无线Mesh网络中的不足，运用跨层设计等方法加以改进，设计出了采用路由质量PFDR为选路准则，并具有负载平衡、拥塞避免的多径路由协议CMRP(Cross—layer Multi—path Routing Protocol)。
分析和仿真结果表明，设计出的CMRP比起原先DSR在网络吞吐率方面有了成倍的提高，而相应的时延、抖动等参数下降了一半以上，网络性能有了极大的提升，适用于无线Mesh网络。
2.期刊论文邵艳.苏杰.肖明波.SHAO Yan.SU Jie.XIAO Mingbo一种基于跨层的无线Mesh网络路由协议-现代电子
技术2009,32(19)
无线Mesh网络的很多技术特点和优势来自于Mesh多跳路由.因此,路由协议的研究与设计是无线Mesh网络技术的一个重要课题.由于无线Mesh网络有自身负载均衡、路由容错与网络容量等要求,因此运用跨层设计,采用更好的路由参数,使用多径路由等方法已经成为无线Mesh网络路由协议设计的重要思路.根据无线Mesh的网络特点,按照其路由协议的设计要求,分析了路由协议DSR在Mesh网络中的不足,引入跨层设计的方法,提出了采用路由质量路径帧投递率(PFDR)为路由准则,并具有负载平衡、拥塞避免的路由协议CMRP.分析和仿真结果表明,CMRP在保持Mesh网络自身优点的同时,比起DSR在网络性能上有了较大的提升,在吞吐率方面有了很大的提高,相应的时延、抖动参数均有了大幅的下降,更加适用于无线Mesh网络.
3.学位论文吴昊无线Mesh网络路由协议研究2009
无线Mesh网络(Wireless Mesh Network)可以看作是无线局域网络和无线AdHoc网络的融合，具有自组织、自配置和自治愈的特点。无线Mesh网络具有无可比拟的优势和广阔的应用前景，能为无线个域网、无线局域网、无线城域网提供无线宽带接入服务。路由协议是无线Mesh网络关键技术之一，因此研究与开发适合无线Mesh网络的路由协议在理论和实际应用中具有重要意义。
本文首先简要介绍了无线Mesh网络的概念、结构、特点、应用、标准化和研究现状等方面的内容。然后介绍了几种常见的无线Mesh网络的路由协议，其中包括先验式路由协议，如DSDV、WRP；反应式路由协议，如AODV、DSR；多信道路由协议，如MR-LQSR、MCRP；基于地理信息的路由协议，如GPSR、LAR。接着详细分析了AODV路由协议，指出该协议在路由请求过程的泛洪广播会影响无线Mesh网络的性能，造成网络拥塞和数据丢失。随后提出了改进的泛洪抑制的路由协议，该路由协议是传统AODV路由协议的改进，关键思想是减少不是必要路由请求分组的广播。仿真结果表明，改进的路由协议能够减少路由开销，改善网络性能，更适合需要可靠网络质量的无线Mesh网络。
4.学位论文税国军基于802.11的无线Mesh网络MAC层和网络层协议研究2008
随着无线通信技术的发展，提供移动Internet访问的无线网络正逐步改变着人们的日常生活。目前正在进行商业化推广的无线局域网(Wireless LocalArea Network，WLAN)是一种单跳的无线接入网，覆盖范围较小，对有线网络有着严重的依赖性，部署成本仍然较高。为了扩大无线接入网的覆盖范围、进一步降低部署成本，无线Mesh网络(Wireless Mesh Network，WMN)应运而生。WMN是一种多跳无线网络，它具有网状的拓扑结构，终端通过多跳无线中继接入Internet。近年由于移动计算技术的进一步发展、便携式笔记本以及各种手持通信设备的普及，无线Mesh网络再度成为研究的热点。MAC层
协议和网络层协议对整个无线Mesh网络的性能有着非常重要的影响。本文围绕着无线Mesh网络的MAC层协议和网络层协议进行了研究，研究的侧重点包括多径路由协议、多射频接口多信道条件下的信道分配、为提高空间复用度进行的功率控制以及移动终端的切换等问题。论文的主要研究内容包括以下四个方面：
(1)由于传输的多跳性、无线信道的不可靠性、带宽的有限性和时变性等无线Mesh网络特性，使得传统路由协议，如路由信息通讯协议(RoutingInformation Protocol，RIP)和开放最短路径优先协议(Open Shortest PathFirst，OSPF)，并不能适应无线Mesh网络。尽管传统的Ad hoc网络路由协议可以直接移植到无线Mesh网络中，但无线Mesh网络路由协议应该根据自身的特殊性遵循不同的设计准则。传统的Ad Hoc路由协议是单径路由协议，导致网络传输率较低，延迟增加，网络负载不平衡，甚至造成网络拥塞，无法很好地支持OoS。多路径路由协议与单路径相比，在有效使用带宽、对付拥塞和突发流量、降低传输延迟、负载均衡以及增加传输可靠性方面具有明显的优势。但是，并不是路径数目越多效果越好，多径路由协议中的路径数目有个最优值。本文通过计算机仿真，对目前应用最广、也是最经典的两种多径路由协议：动态源路由多路径(Dynamic Source Routing Multi-Path，DSR-MP)协议和Ad-Hoc按需多路径距离矢量路由(Ad-Hoc On-Demand Multi-Path Distance Vector Routing，AOMDV)协议进行了研究。将这两种路由协议分别在移动Ad Hoc网络和无线Mesh网络环境下进行了仿真试验，仿真结果充分证明基于多径路由的无线Mesh网络在数据分组传输率、延迟、路由开销等方面具有明显的优势，完全能够满足无线宽带接入的需求。同时，基于无线Mesh网络结构的特殊性，在按需路由协议中，选择源路由协议能使无线Mesh网络取得更佳的性能。因此，本文工作具有很强的工程应用价值。
(2)多信道技术不但提高了网络的空间复用度，增加网络同时通信节点对，同时减少了信道干扰。因此，采用多信道技术是提高网络容量的最有效方法。理论分析表明，与将一个固定带宽的信道分为几个子信道相比，系统采用两个射频接口和固定带宽的多个信道时，网络容量能达到Kumar公式的最大理论值。跨层反馈机制通过在协议栈的各层之间传输特定的信息来协调协议栈各层之间的工作过程，使之与无线通信环境的动态特性和不稳定性等相适应。基于以上分析结果，本文提出了多接口多信道无线Mesh网络跨层设计分布式信道分配算法MCCA-AODV。该算法采用跨层设计的方法，将按需路由和信道分配过程结合起来，不但降低信道分配协议的计算复杂度。同时，采用按需路由协议减少了网络所需要的可用信道数，该算法仅给路由协议带来很小的额外开销。为了消除不同活动路由上邻居节点的同频干扰，本文提出了两跳干扰模型，能够避免不同路由上的邻居节点分配到的信道相同的情况。计算机仿真试验表明，与单信道相比，MCCA-AODV能显著提高网络的吞吐量，降低延迟。
(3)对于不同的无线通信系统，功率控制所起的作用不尽相同，主要有两个方面：一是可以降低节点能耗，延长网络寿命，另一方面的作用在于提高网络空间复用度，提高网络的容量。在无线Mesh网络中，由于Mesh路由器采用专业线路供应电力，不存在节能的问题，采用功率控制机制主要是为了降低对邻近结点的干扰，提高信道的空间复用度，最终提高整个网络的容量。针对无线网格骨干网中采用相同的发射频率造成的信号干扰严重问题，提出了一种新的功率控制MAC协议。该协议通过控制接收节点发送控制帧的功率，使得对整个数据发送和接收过程真正产生干扰的节点才能正确接收到该控制帧，从而延迟发送过程，避免信号干扰。该协议能够有效提高无线网格骨干网中无线接入点的空间复用度。理论分析表明，无线接入点的空间距离越短，空间复用度提高率越大，该协议越有利。通过模拟试验，与IEEE802.11标准的MAC协议相比，该协议明显提高了网络中并行的互不干扰的数据发送过程数量，显著提高了整个网络的吞吐量。
(4)IEEE802.11标准的MAC层协议提供了移动终端的切换算法，支持终端设备的移动通信，但它并没有提供移动终端的无缝切换算法。当终端设备从当前的接入点覆盖小区移动到另一个接入点小区时，由于通信的暂时中断会对系统的性能造成一定的影响。目前的切换算法包括硬切换和平滑切换等
，硬切换丢报率非常大。平滑切换算法能够降低丢报率、减少切换延迟，但该算法要求数据包从当前的接入点通过无线Mesh网络中的多跳路由器转发到将要连接的接入点上，必将产生一定的切换延迟和数据丢失。从切换延迟和丢包率两个方面考虑，本文提出了基于中继路由器的存储转发平滑切换算法，主要是解决平滑切换中由于转发跳数过多引起的数据包丢失和切换延迟问题。通过在中继路由器上缓存数据包，然后在移动终端切换时转发到新的接入点，缩短了数据包的转发路径。仿真试验表明，与硬切换相比，能明显降低丢报率，与传统的平滑切换相比，能显著改善切换过程中的丢包率和延迟。
5.期刊论文易奇.左会军.孙徐玲.鄢楚平.刘经纬.YI Qi.ZUO Hui-jun.SUN Xu-ling.YAN Chu-ping.LIU Jing-wei
基于树形拓扑的无线Mesh网络路由协议研究-计算机工程与设计2010,31(9)
研究和分析了无线Mesh网络路由协议及其特点,提出了无线Mesh网络路由协议设计原则.遵循这些原则,充分利用Mesh网络全相连的优点构建出树形逻辑拓扑结构,该拓扑结构能满足无线Mesh网络业务特点的要求.在该拓扑树基础上设计了一种基于树形拓扑的无线Mesh网络路由协议(TTRP),该协议采用无开销的源地址学习方式构建路由相关表项,快速链路切换和路由重定向机制大大提高了TTRP路由协议的健壮性和网络的抗毁性.网络仿真结果表明了该路由协议的可行性.
6.学位论文杨晓玲无线Mesh网络中路由协议的研究2007
无线Mesh网络是一种高速率、高容量的多点对多点网络，是一种新型的宽带无线通信网络，具有自组织和自愈的特点。无线Mesh网络可以看成是一种特殊的WLAN，除移动性较低外，它本质上是一种Ad hoe网络。无线Mesh网络中的每个节点都具有路由转发功能，再加上网络中节点的频繁移动，使得路由技术成了无线Mesh网络中的关键技术。基于此，本文对无线Mesh网络的路由协议进行研究。
本文首先介绍无线Mesh网络基本情况，包括网络的拓扑结构、网络的主要特点、网络的应用和发展以及网络中的关键技术等；接下来分析了无线Mesh网络中两种主要的路由方式——表驱动路由方式和按需路由方式，并对常用的几种路由协议进行了分析比较；然后描述了采用Hello消息机制的传统AODV协议，并对基于Hello消息机制的AODV路由协议的改进思想进行探讨，提出新的路由协议——IAODV；最后给出仿真结果，并对结果加以分析。
传统的AODV路由协议采用Hello消息是为了获得链路连通性信息，但Hello消息独立于业务情况固定周期地广播占用大量网络带宽和能量资源，显著地增加了协议开销。依据无线传输互易性原理，节点间通信时交换的控制报文和数据报文也提供了彼此间的连接信息。改进的IAODV路由协议充分考虑并利用这一点，减少了Hello消息的发送。仿真结果表明，不论节点处于静止或移动状态，相比采用传统AODV路由协议，采用IAODV路由协议的网络性能有所改善：网络协议开销、丢包率、端到端平均时延都有所降低，而网络吞吐量则有所增加。
路由技术是无线Mesh网络的关键技术，本文研究的只是改善路由协议的一个方面，要得到更好的网络性能，还有待我们在这方面的不懈研究。
7.学位论文顾晓燕无线Mesh网络路由协议的跨层设计与分析2009
随着移动通信技术的不断发展，通过无线方式获得语音和数据业务，特别是高速Internet接入的需求日渐增多。由于链路衰减的原因，长距离通信所支持的数据速率是有限的，为了提供更大的带宽，可以考虑使用多跳的无线中继方式进行宽带传输。用户节点可以通过无线路由器多跳接入Internet，于是，无线多跳Mesh网络(Wireless Mesh Network，WMN，无线网状网或无线网格网)应运而生。但是，由于无线Mesh网络在拓扑结构、传输方式和业务应用上的不同特性，传统的用于有线网络的分层协议设计方法已不能保证其服务质量(Quality of Service，QoS)。探索、开展基于物理层、MAC层、路由等协议层的无线Mesh网络跨层设计方法以便在无线资源利用率和多媒体业务的QoS需求两方面都能达到较好效果的研究迫在眉睫。跨层路由技术就是其中一个突出的方面。本文的主要工作便是对无线Mesh网络的路由协议的跨层设计所采用的技术进行研究、分析和仿真。
本文首先介绍了无线Mesh网络的基本概况，分析了现有无线Mesh网络中的路由协议，详细探讨了无线Mesh网络跨层路由设计的必要性和方法，并对业界现有的几种路由协议跨层设计方案的优缺点进行了比较。
其次，论文针对现有的DSR路由协议没有考虑最短路径上的“拥塞中心区域”和传输的公平性问题，提出了一种具有拥塞感知的跨层路由协议算法CASR。通过MAC层和网络层之间的跨层设计，为网络层提供可以感知网络拥塞情况的两个路径质量信息:路径的期望传输成功率和路径的剩余负载率，并联合这两种路径质量信息生成路由决策函数，根据该路由决策函数来决策路由。O-CASR算法是对CASR的两种路径质量信息进行优化的改进算法。通过仿真分析表明，在网络层CASR和O-CASR根据路由决策函数进行路由选择，充分利用了网络的空闲节点以及选择拥塞较少的路径，使得数据流可以避开无线Mesh网络中的“拥塞中心区域”，减少包的丢失，提高网络的吞吐量，明显地改善网络延时，满足了无线Mesh网络的负载均衡的要求以及改善了多业务流传输的公平性。
最后针对无线Mesh网络传输多媒体业务要求网络支持服务质量(QoS)的应用需求，提出了一个支持QoS的源路由协议算法QSSR，QSSR综合考虑了路径的延迟，链路信号的好坏，链路性能的稳定性以及带宽是否满足应用等因素。支持QoS的多径源路由协议算法MPQSSR是在QSSR的基础上结合多路径进行优化后的改进算法。当网络中无法找到一条路由满足数据流带宽需求时，就考察当前网络多条路由的带宽之和能否满足数据流带宽需求，如是，则采用多条路径同时传输。其中在估算节点的可用带宽时通过跨层设计利用MAC层的虚拟载波监听(即NAV方法)感知节点传输信道的忙闲状态得到的。通过仿真分析表明，QSSR和MPQSSR在网络吞吐量和平均端到端延时方面都比DSR表现优秀，有效地提高了网络利用率，更好地满足业务的QoS需求，并且具有更强的适用性和可扩展性，而MPQSSR的各方面性能又比QSSR获得了较大的改善。
8.期刊论文符云清.王松健.吴中福.Fu Yunqing.Wang Songjian.Wu Zhongfu基于链路状态加权的无线Mesh网络路
由协议-计算机研究与发展2009,46(1)
由于无线Mesh网络还没有统一标准,ad hoc中的路由算法并不能完全适合无线Mesh网络.在分析ad hoc中经典路由协议AODV的基础上,结合无线Mesh网络的特点,提出了一种新颖的、基于链路状态加权的路由协议.该协议利用节点的可用带宽、吞吐性能和缓冲队列的饱和度等计算路由每一跳的代价(即权重),选择从信源到信宿累计权重最小的路径作为路由.仿真结果表明,提出的路由协议在数据包转发率、平均端到端延迟和标准化路由负栽等性能上均优于AODV,是一种适合无线Mesh网络的路由协议.
9.学位论文解亚琦无线Mesh网络路由协议的研究2007
无线Mesh网络(Wireless Mesh Network)简称WMN，是一种新型的无线通信网络。无线Mesh网络WMN可以看成是一种特殊的WlAN，除移动性较低外
，WMN本质上是一种Ad hoc网络。目前主要观点认为，WMN是一种由无线链路连接路由器和终端设备的静态无线网络，是Internet的无线版本。无线
Mesh网络具有自组织和自愈的特点，并且具有有效的移动用户和跟踪机制，是一种多跳的宽带无线网络，也是一种高容量，高速率的分布式网络。
本文主要研究无线Mesh网络的路由协议。首先介绍了无线Mesh网络的结构，特点和应用；其次，介绍了无线Mesh网络的三种类型的路由协议：先验式路由协议，反应式路由协议和混合式路由协议，比较了三种路由协议的性能；接着重点介绍了动态源路由协议DSR的实现过程；最后，基于DSR路由协议，考虑到网络中节点的自私性的存在以及单纯使用最小跳数选路方法的缺陷，提出了一种混合参数量度一信誉度，可用带宽和最小跳数，基于这个量度，通过MAC层和网络层的跨层设计，提出了一个基于以上混合量度的路由协议(FABMHR-ad hocrouting based on fame and available bandwidth)。通过使用该协议在不同场景的网络环境中仿真证明，该路由协议在网络的拥塞控制和负载均衡，网络的平均寿命，节点的碰撞次数，平均端到端延迟方面较DSR都有较大的改善。
10.学位论文李静无线Mesh网络基于QoS的多径动态源路由协议研究2009
无线Mesh网络(Wireless Mesh Networks，WMN)是一种多跳、具有自组织和自愈特点的宽带无线网络。它融合了无线局域网(WLAN)和Ad Hoc网络的优势，成为宽带接入的一种有效手段。在无线Mesh网络中，节点通过路由协议来实现多跳路由通信，路由技术成了无线Mesh网络中的关键技术。
本文首先介绍了无线Mesh网络的结构、特点、关键技术及应用；其次，分析了无线Mesh网络中的路由协议、QoS路由协议、多径路由协议及其存在的不足。在对动态源路由协议(Dynamic Source Routing Protocol，DSR)深入研究的基础上提出了一种基于QoS的多径动态源路由协议(QoS—based Multi—path Dynamic Source Routing Protocol，QMDSR)。
QMDSR协议考虑了带宽约束，改进了DSR协议的路径选择策略，在路径选择上综合考虑了节点的最小剩余可用带宽与最大负载，选取一条主路由。在计算节点的最小剩余可用带宽时，利用节点检测共享信道的忙、闲时间来计算，并考虑了控制分组的影响，引入了修正系数。同时为源节点选取了一条与主路由最大不相关的路由作为备份路由。当主路由失效时，源节点直接使用备份路由发送数据，提高了数据发送的成功率，减少了再次寻路的开销。每个节点都维护一张数据流表，在路由维护中节点及时更新自己的带宽信息，并对路由做动态维护。
本文完成了QMDSR协议的详细设计，并在OPNET10.5上进行了仿真。分析了网络负载变化及网络拓扑变化下协议的性能，并与DSR协议进行了对比。仿真结果表明，QMDSR协议提高了分组投递率，降低了时延，改善了无线Mesh网络的服务质量。
引证文献(1条)
1.梁智怡.覃团发.罗建中一种移动Ad Hoc网络的冗余网络编码方法[期刊论文]-电讯技术 2010(1)
本文链接：https://www.doczj.com/doc/815079272.html,/Periodical_bjyddx200901004.aspx
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下载时间：2011年3月22日