移动ad hoc网络中的qos技术

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1、http://www.paper.edu.cn1移动Adhoc网络中的QoS技术夏海轮，许航天，丁炜北京邮电大学宽带通信网络实验室(100876)E-mail：bupt_xhl@126.com摘要：由于移动Adhoc网络（MANET）中主机的移动性以及带宽资源的有限，使得MANET中对QoS的支持和固定有线网中有很大的不同。本文在充分考虑MANET移动性特点的情况下，介绍了MANET的各种QoS技术，其中包括了MANET中的QoS模型、QoS信令、QoS路由以及MAC层对QoS的支持等。关键词：Adhoc，MANET，QoS1.Adho

2、c网络简介无线移动Adhoc网络是由无线移动节点组成的具有任意和临时性网络拓扑的动态自组织网络系统。和传统的基于单跳（one-hop）的无线网络不同，Adhoc网络既没有固定的基站也没有有线的骨干网结构，它是由一组无线移动主机组成的多跳的（multi-hops）临时性网络，该网络不需要任何中央基础设施的管理，也不需要借助传统的Internet网上可用的标准网络支持服务即可独立运行。在一些特殊的应用环境中，如战场上的通信，灾难救援等，在有线网络不可用的条件下，使用移动Adhoc网络（下称MANET）快速组建起的自组织网能够提供通信和信息的

3、接入，从而保证了该种环境下的通信。该网络也可以在民用环境下如校园娱乐，会议和电子教室等方面的应用。从MANET的定义和应用环境我们可以看出它具有以下优点：1）无需基站，可以快速组网；2）临时性，网络可以快速构建和拆除；3）网络拓扑结构动态变化，任意网络节点可以临时加入/退出和随意移动；4）自组织，不需要中央控制。虽然Adhoc网络在构思上有很多优点，但是在实际应用中仍然存在很多不足之处，如：1）无线资源稀缺，包括带宽、电源和计算能力；2）网络拓扑结构的动态变化使得节点之间的定位和网络路由复杂；3）缺乏中央管理，在移动节点大量增加时，分布

4、式计算和管理非常困难。随着多媒体应用的普及，在各种网络中提供QoS的支持都已经成为必不可少的工作。但是由于MANET在带宽上的限制和其网络拓扑的动态变化使得原先在有线网上和Internet上的QoS的研究工作不能直接应用于MANET中。本文介绍了MANET中的QoS相关的研究，包括MANET的QoS模型、QoS资源预留信令、QoS路由和QoS媒体接入控制（MAC）等方面，最后对本文进行了总结。2.Adhoc网络的QoS模型QoS模型定义了一种结构，使用这种结构可以在网络中提供某些类型的服务。这是所要实现的系统目标。系统中其它所有的QoS

5、组件，如QoS信令，QoS路由和QoSMAC必须协同工作来达到这个目标。MANET的QoS模型应该首先考虑MANET的特点，如网络拓扑的动态变化和链路容量1本课题得到国家自然科学基金项目（60372101）的资助-1-http://www.paper.edu.cn会随时间而变化。同时由于MANET潜在的商业应用要求和Internet的无缝连接。因此，MANET的QoS模型应该考虑到现存Internet中的QoS结构。在本部分，我们首先介绍Internet中的QoS模型，如IntServ和DiffServ。然后介绍MANET的QoS模型。

6、2.1有线网络中的QoS模型[1][2]目前在Internet网上主要有两种QoS模型，集成服务模型（IntServ）和区分服务模型（DiffServ）.集成服务模型的基本思想是在每一个具有IntServ功能的路由器上都保存有特定流的状态信息。一个流就是一对端用户之间的一个应用会话。特定的流状态信息应该包括带宽需求，时延上限，和流的成本等。除了尽力而为业务，IntServ提出两种服务类型，保证型服务和控制负载服务。保证型服务用于向需要有延时上限的应用提供服务。控制负载服务用于需要可靠和增强型尽力而为服务的应用提供服务。因为每一个路由器都

7、保存有流状态信息，IntServ所提供的QoS粒度是针对每一个单独的流。由于MANET中的资源有限，IntServ模型并不适用于MANET：1）状态信息随着流数目的增加而成比例增加（扩展性问题，也是目前Internet中的问题）。保存流状态信息将会耗费移动主机中很大的存储资源，并带来巨大的处理开销，而移动主机中的存储资源和计算资源是非常珍贵的。2）RSVP信令包将和数据包竞争带宽的使用，并消耗MANET中相当大一部分带宽资源；3）每一个移动主机必须完成接纳控制，分类和调度的处理。这对计算资源有限的移动主机来说是一个沉重的负担。区分服务D

8、iffServ提供有限个聚合类从而避免了IntServ所造成的扩展性问题。DiffServ在IP头中定义TOS字节的格式，称为DS域，并定义了一系列数据包转发规则，称为下一跳转发行为Per-Hop-Beha