基于链路可用带宽预测的无线自组网跨层路由研究

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1、中图分类号：TN915论文编号：102870416-S051学科分类号：081001硕士学位论文基于链路可用带宽预测的无线自组网跨层路由研究研究生姓名朱明学科、专业通信与信息系统研究方向无线通信网络指导教师朱钢副教授南京航空航天大学研究生院电子信息工程学院二О一五年十二月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofElectronicandInformationEngineeringCross-LayerRoutingProtocolBas

2、edonLinkAvailableBandwidthEstimationinWirelessAdHocNetworksAThesisinCommunicationandInformationSystembyMingZhuAdvisedbyAssoc.Prof.GangZhuSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2015承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成

3、果。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，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：摘要无线自组网不需要固定基础设施支持，组网快速灵活，抗毁性强，在军事和民用领域均有广阔的应用前景。近年来，随着网络多媒体业务类型和数量急剧增加，如何为多媒体业务流提供服务质量(QoS)保证受到了人们

4、的广泛关注。在无线自组网多跳共享带宽受限的条件下，为了实现多媒体业务流的QoS保证，必须在数据链路层提出准确、实时的链路可用带宽预测方法，并将预测结果作为网络层路由选择的依据，实现跨层路由选择。本文的创新工作即围绕上述关键问题展开，具体包括：(1)在充分比较现有两类可用带宽预测方法的基础上，针对在无线自组网中进行可用带宽预测的两个难点问题：收发节点可用时长不同步和隐藏节点导致的传输失败问题，本文提出了一种基于分布式协调功能(DCF)协议的链路可用带宽预测方法。该方法首先定义了链路最大吞吐量，并将其视为该链路可用带宽的上限值。然后，方法要

5、求链路两端收发节点利用自身载波检测能力获得各自的可用时长，并通过分析收发节点可用时长的不同步情况得到链路可用带宽的初步估计值。在此基础上，该方法通过讨论链路周围隐藏节点数据传输可能造成的两种传输中断情况，细致推导了隐藏节点导致的传输中断概率，并对链路可用带宽的初步估计值进行修正，最终得到链路可用带宽修正值。仿真结果证明了该链路可用带宽预测方法的准确性。(2)在充分验证链路可用带宽对路由协议性能重要影响的基础上，本文结合上述链路可用带宽预测方法和AODV路由协议，设计了基于链路可用带宽预测的跨层路由协议。该路由协议在路由发现的过程中综合考

6、虑链路可用带宽和多跳路径的跳数，既保证了现有业务流的QoS，又为新业务流寻找到一条满足其带宽消耗的传输路径。为了实现对业务流的接入控制，该协议利用Hello分组在邻居节点间交互可用时长信息来进行链路可用带宽预测；在预测多跳路径的业务流带宽消耗过程中，充分考虑“流内竞争”问题，指出业务流在链路某一节点处的实际带宽消耗应是其需求带宽的竞争节点数倍。在上述两方面内容的基础上，该协议在路由发现的过程中对业务流进行接入控制，选择链路可用带宽满足带宽消耗且跳数较少的路由。仿真结果表明，该跨层路由协议能够有效地为网络中的现有业务流和新业务流提供QoS

7、保证。关键词：无线自组网，链路可用带宽，DCF协议，隐藏节点，跨层路由，服务质量iABSTRACTDuetoitsindependenceoffixedinfrastructure,quicknetworking,andstronganti-destroying,wirelessadhocnetworkshavebeenwidelyusedinthefieldofmilitaryandcivilcommunications.Inrecentyears,withtherapidincreaseofmultimediabusinesstyp

8、eandnumber,howtoguaranteethequalityofservice(QoS)ofmultimediabusinesshasreceivedwideattentionsfrompeopl