无线mesh网络qos保证mac协议的研究

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1、隶劫大·粤硕士学位论文万方数据无线Mesh网络QoS保证MAC协议的研究万方数据RESEARCHOF、ⅥRELESSⅧSHNETWORKSQOSGUARANTEEDMACPROTOCOLA砀esisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYZH2蝌GHui．1i11SupervisedbyProf．．JIANGLiang—chengNationalMobileCommunicationsResearc

2、hLaboratorySchoolofInformationScienceandEngineeringSoutheastUniversityMay2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签

3、名：茏蛔盘∑．日期：卫丝躯上日“旦东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：玄涩拯导师签名：日期：万方数据摘要在无线通信技术的发展过程中，一种新兴无线组

4、网技术．无线Mesh网络(WMN)越来越受到人们的关注。WIVIN不需要固定的基础设施，具有快速部署、抗毁性强等特点，有着很高的应用价值与广阔的应用前景。在支持多媒体业务的WlVIN网络中，提供QoS保证的媒体接入控制(MAC,M以iiumAccessContr01)机制，对支持QoS保证的区分服务以及提高网络吞吐量起到了关键作用。研究QoS保证的MAC协议，对用户提供满意的服务质量和提高wMN网络使用效率，具有重要的理论意义和应用价值。首先介绍了无线Mesh网络及其MAC协议，包括网络架构、特点、应用

5、与研究现状等。总结了全文的研究内容，包括MAC协议的功能，数据传输服务的支持，MAC功能机制及其参数对网络性能的影响，参数优化方法等。搭建了实现MAC协议的WMN系统仿真平台。研究了MAC协议的信道竞争接入机制，分析了协议参数对系统性能的影响，并且实现区分优先级的竞争接入0'CA)方式的数据传输协议，给出功能模块的实现架构与应用接口。针对多种wMN网络应用场景，仿真了PCA工作方式和协议参数对网络性能的影响，包括网络节点数目、MAC帧长度与PCA参数。仿真结果表明RTS／CTS-I"作方式适用于传输帧长

6、度较大以及节点数目较多的情况，得到了节点数目与工作方式切换的阂值。基于AIFS与CW参数的饱和点，AIFS与CW值设置的越小，优先级越高，最先获得传输机会越大，相应吞吐性能也越好。通过调整AIFS与CW参数可以使得某一种特定业务优先竞争得到传输机会，实现业务区分服务，改善特定业务的性能。研究了MAC协议的确认重传机制，分析三种机制对网络性能的影响与差异，得到不同信道环境下对应最佳传输帧长与启动块确认机制的最佳帧数目。仿真结果表明，无确认机制吞吐与时延性能最好，但无法提供可靠的保证；立即确认机制可以为用户

7、业务提供可靠性，但也导致网络性能下降；块确认机制改善了立即确认机制的缺陷，在满足可靠性的前提下提高了网络性能，但需要有足够的缓存空间。得到了业务QoS的需求与网络规模下的最合适确认重传方式的选择方法，提高了网络性能。研究了MAC协议的自适应技术，分析调制方式与信道模型，信道状态(如信噪比)与最佳速率选择对网络性能的影响。分析表明基于信道状态信息，选择合适的的调制方式与传输帧长，可以提高网络的吞吐性能。分别针对AWGN和Nakagami-m信道模型，仿真了速率自适应机制与8种固定速率传输机制下的网络吞吐性

8、能，结果表明速率自适应机制在两种信道下都可以改善固定速率机制的性能，在AWGN信道下速率自适应机制的性能曲线接近于理想边界。最后综合MAC协议的各个实现机制，提出一种改进方法。通过改变RTS／CTS使用条件、三种确认重传机制间的自适应切换门限和自适应机制中速率选择方式，在保证QoS前提下提高了网络的吞吐量。仿真结果表明改进机制在两种信道下均更加接近于边界曲线，性能更接近于理想性能曲线，AWGN信道比衰落信道下吞吐性能的改进程度更加明显。关键