基于跨层设计的无线mesh网络mac接入机制与路由算法的研究

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1、朵击种成失杳ＩＩＡＮＤＴＦＣＩＮＡＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦ巨ＬＩＣＥＭＣＥＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＨ巨ＣＴＲＯＮＳＣ硕±学位论文ＩＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ＇＾’。气。＇，＇教Ｉ／於為ｆｗｔ）ｌＶ＼‘／＾戸气ｙ／：＿论文题口堪十膝辰设化句无线Ｍｅｓｈ网络ＭＡＣ接人巧Ｌ制与路由算法的研究学科专化述倍与信息系统ＳＢ｜学号２Ｑ１３２１０１Ｑ４Ｑ５化者姓名黄佳＿＿独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进

2、行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方夕ｈ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获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志舟本研究所做的任何贡献巧己在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名日期：公＾／＾日：素住年方月＾论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借飼。本人授权电子科技大学可Ｗ将学

3、位论文的全ｊｉ采用影印部或部分内容编入有关数据库进行检索，可ｙ、缩印或扫描、汇编等复制手段保存学位论文。（保密）的学位论文在解密后应遵守此规定ｆ圭作者签：寺：名名＿＿导师签＂＜期〇２；２／＜曰＾年月日７分类号密级注1UDC学位论文基于跨层设计的无线Mesh网络MAC接入机制与路由算法的研究黄佳（作者姓名）指导教师林水生教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业通信与信息系统提交论文日期2016.3.15论文答辩日期2016.5.17学位授予单位和日期电子科技大学2016

4、年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHOFMACSCHEDULINGMECHANISMANDROUTINGALGORITHMFORWIRELESSMESHNETWORKSBASEDONCROSSDESIGNAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:CommunicationandInformationSystemAuthor:JiaHuangSupervisor:P

5、rof.ShuishengLinSchool:SchoolofCommunication&InformationEngineering摘要摘要随着无线通信技术的发展，无线Mesh网络（WirelessMeshNetwork，WMN）逐渐成为学者的研究热点，是下一代无线网络发展的关键技术。MAC层信道接入技术和网络层路由技术作为无线Mesh网络的核心技术，决定着网络的整体性能。本文针对扁平无线Mesh网络MAC层与网络层的跨层设计进行研究，MAC层的信道接入机制采用TDMA的接入方式，通过利用网络层路由的相关信息来提高信道利用

6、率和降低端到端时延；网路层的路由算法利用MAC层的相关信息来提升路由发现效率和降低路由的开销，具体工作如下：现有的预留型TDMA动态时隙分配算法大多与路由算法分开设计。在进行时隙分配时未考虑节点的实际负载情况，负载重的节点与负载轻的节点分配到的时隙数目基本相等，导致信道利用率下降。此外，在数据传输时数据流路径上节点的时隙顺序与节点位置顺序不一致导致网络端到端时延急剧增加。针对上述问题，本文改进了传统经典的预留型P-TDMA算法，改进后的算法（LLD-TDMA）在时隙申请和分配过程加入了节点的负载信息，使负载重的节点分配到的时

7、隙相对较多，提高时隙的利用率；在数据传输阶段通过时隙选择算法调整数据流路径上节点发送数据的时隙顺序保证其与节点的位置顺序一致，降低了数据流端到端的时延。仿真结果表明改进后的算法相对于原始的P-TDMA算法网络吞吐量提升22.18%、节点平均时隙利用率提升了12.86%、网络端到端延时降低23.90%。其次，本文在分析了传统按需路由算法存在“广播风暴”、频繁进行路由发现问题及跨层设计对其性能改进可行性的基础上，基于跨层设计的思想改进了经典的AODV路由算法。改进后的算法（CLC-AODV）不再采用通过周期发送HELLO消息报文

8、进行路由维护的机制，而是通过跨层利用第三章改进的MAC层算法（LLD-TDMA）中RTS和RSP分组的周期交互，获取节点的两跳范围内的拓扑关系，建立局部先应式路由，并通过局部先应式路由实现高效反应式路由和快速修复机制，提高了路由发现效率和降低了路由开销。仿真结果表明CLC-AODV和LLD