无线mesh网络的负载均衡路由技术研究

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1、无线Mesh网络的负载均衡路由技术研究第1章绪论1.1课题的研究背景和意义无线通信和移动互联网技术的飞速发展给人们的生活带来了前所未有的体验。同时，传统语音业务能力有限，无法满足人们的多样化需求，急需服务种类多样化的多媒体移动通信服务[1]。为此，诸如无线局域网（esh网络，此外，TohCK和esh网络中也可以使用[16,17]。但是，无线AdHoc网络中的路由协议主要关注的是路由的可用性，很少考虑到传输质量的问题。而无线Mesh网络与无线AdHoc网络有所不同，N对于高速的宽带Inter接入需求更为强烈，对无线传输链路的质量的要求也更高。由于链路

2、质量对无线网络性能有较大影响，无线Mesh网络直接使用无线AdHoc网络的路由协议是不恰当的。应研究更适应无线Mesh网络的路由度量（RoutingMetric），准确地反映网络状态。对于给定的源节点和目的节点，路由协议可以根据某种计算标准进行路由选择，选择到目的节点的一条或多条网络路径[12]，路由度量就是使用的计算标准。从物理层、链路层和网络层获得的测量值，可以反映出链路质量、干扰情况和负载等等信息。对路由度量使用一些数学方法进行处理，便能使其描述网络节点链路、干扰和负载方面的情况。路由协议通过对各个路径的路由度量进行比较，选择出其中的最优路径

3、。最初无线Mesh网络路由度量的研究相对基础和简单。DeDSJ等提出的期望传输次数（ExpectedTransmissionCount，ETX）[18]用前向传输率和反向传输率衡量链路质量，但ACK包的微小导致ETX的不对称性。DravesR等提出的期望传输时间（ExpectedTransmissionTime，ETT）[19]在ETX的基础上考虑包大小和传输速率，成为N中应用最广泛的路由度量，也为其他路由度量的提出奠定了基础。Draves还提出了加权累积期望传输时间esh网络及负载均衡无线Mesh网络与无线传感器网络、无线Ad-Hoc网络都属于多

4、跳无线通信网络范畴。无线Mesh网络融合了esh网络在构建下一代无线通信系统方面具有广阔的应用空间[38,39]。路由度量可以通过衡量网络中相关节点的网络负载信息，在为数据流选路时避开了网络重负载区域，更有效的降低了拥塞，减少了丢包，在负载均衡的效果上优势明显。本章主要介绍了N基础知识和现有的负载均衡路由度量的相关技术，为后文提出新的负载均衡路由度量打下理论基础。2.1无线Mesh网络Mesh这个词原来的意思是指网络中所有的节点进行全连接，但在实际中大部分的Mesh网络的节点只是部分互连。Mesh结构在保证网络连通性与提高网络覆盖率方面具有明显的优

5、势。因此，N作为一种新型的宽带无线接入技术[7]，正在引起工业界与学术界的一股研究热潮。无线Mesh网络从广义上来说只是一种网络结构，无关节点和链路特性。在实际应用中，工业界对N的看法不尽相同，主要有以下几个方面的体现：在目前的各种方案中，移动节点在N架构中扮演的角色各不相同。在MITRoof和NortelNetesh连接只存在于基础结构（接入点与网关所组成的结构）之间，不包括移动节点；在MeshNetesh连接。..........2.2负载均衡在N中，网络流量的突发性对无线网络的容量具有重大影响。网络流量的不均衡容易造成网络节点拥塞，导致丢包，

6、降低网络性能[43]。在本质上负载均衡就是利用网络中可能存在的不同分组传输路径来进行传输，通过带宽资源充足的节点转发分组,以减轻已有的和可能出现的网络拥塞。以此来适应网络中负载的动态变化，尽可能提高网络吞吐量和数据包投递率，为业务提供更好的QoS保证[44]。针对N负载问题的研究已得到广泛的关注。N负载不均衡的情况包括网关负载、中央负载及其它瓶颈节点负载不均衡。网关节点由于其独特的功能特性，不仅要承载局域网与Inter的互联，同时还要为局域网内的用户提供服务，不可避免会在网关节点汇聚大量流量，造成网关节点负载不均衡。中央节点是指处于网络拓扑中央的部

7、分节点，由于使用最小跳数（HopCount）路由度量，中央节点相比其他节点具有更大的概率处于最短路由上，因而成为竞争点[45]，导致其具有较大的概率承载较多的业务量。本文通过查阅相关文献，总结N负载均衡的相关方法如下[46]。N中通常存在两种业务：Inter业务和客户端业务。Inter业务是用户业务的目的地址在外部网络，用户需要通过网关节点访问Inter网络的一类业务。客户端业务是用户业务的目的地址在该内部网络，用户不需访问Inter网络的一类业务，此时网关仍可为客户端业务提供中继服务。为Inter业务提供高吞吐量路径能够显著提高N性能，实现网关节

8、点负载均衡可以有效利用网络资源以最大化网络容量。..........第3章干扰感知的负载均衡路由度量.....203.1问