基于80211的无线Mesh网络MAC层和网络层协议研究

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1、北京邮电大学博士学位论文基于802.11的无线Mesh网络MAC层和网络层协议研究姓名：税国军申请学位级别：博士专业：电磁场与微波技术指导教师：沈树群20080610北京邮电大学博：t学位论文摘要(2)多信道技术不但提高了网络的空间复用度，增加网络同时通信节点对，同时减少了信道干扰。因此，采用多信道技术是提高网络容量的最有效方法。理论分析表明，与将一个固定带宽的信道分为几个子信道相比，系统采用两个射频接口和固定带宽的多个信道时，网络容量能达到Ku腿r公式的最大理论值。跨层反馈机制通过在协议栈的各层之间传输特定的信息来协调协议栈各层之

2、间的工作过程，使之与无线通信环境的动态特性和不稳定性等相适应。基于以上分析结果，本文提出了多接口多信道无线Mesh网络跨层设计分布式信道分配算法McCA—AoDV。该算法采用跨层设计的方法，将按需路由和信道分配过程结合起来，不但降低信道分配协议的计算复杂度。同时，采用按需路由协议减少了网络所需要的可用信道数，该算法仅给路由协议带来很小的额外开销。为了消除不同活动路由上邻居节点的同频干扰，本文提出了两跳干扰模型，能够避免不同路由上的邻居节点分配到的信道相同的情况。计算机仿真试验表明，与单信道相比，McCA—AODV能显著提高网络的吞吐

3、量，降低延迟。(3)对于不同的无线通信系统，功率控制所起的作用不尽相同，主要有两个方面：一是可以降低节点能耗，延长网络寿命，另一方面的作用在于提高网络空间复用度，提高网络的容量。在无线Mesh网络中，由于Mesh路由器采用专业线路供应电力，不存在节能的问题，采用功率控制机制主要是为了降低对邻近结点的干扰，提高信道的空间复用度，最终提高整个网络的容量。针对无线网格骨干网中采用相同的发射频率造成的信号干扰严重问题，提出了一种新的功率控制MAC协议。该协议通过控制接收节点发送控制帧的功率，使得对整个数据发送和接收过程真正产生干扰的节点才能

4、正确接收到该控制帧，从而延迟发送过程，避免信号干扰。该协议能够有效提高无线网格骨干网中无线接入点的空间复用度。理论分析表明，无线接入点的空间距离越短，空间复用度提高率越大，该协议越有利。通过模拟试验，与IEEE802．11标准的MAC协议相比，该协议明显提高了网络中并行的互不干扰的数据发送过程数量，显著提高了整个网络的吞吐量。(4)IEEE802．11标准的MAC层协议提供了移动终端的切换算法，支持终端设备的移动通信，但它并没有提供移动终端的无缝切换算法。当终端设备从当前的接入点覆盖小区移动到另一个接入点小区时，由于通信的暂时中断会

5、对系统的性能造成一定的影响。目前的切换算法包括硬切换和平滑切换等，硬切换丢报率非常大。平滑切换算法能够降低丢报率、减少切换延迟，但该算法要求数据包从当前的接入点通过无线Mesh网络中的多跳路由器转发到将要连接的接入点上，必将产生一定的切换延迟和数据丢失。从切换延迟和丢包率两个方面考虑，本文提出了基于中继路由器的存储转发平滑切换算法，主要是解决平滑切换中由于转发跳数过多引起的数据包丢失和切换延迟问题。通过在中继路由器上缓存数据北京邮电大学博七学位论文摘要包，然后在移动终端切换时转发到新的接入点，缩短了数据包的转发路径。仿真试验表明，与

6、硬切换相比，能明显降低丢报率，与传统的平滑切换相比，能显著改善切换过程中的丢包率和延迟。。关键词：无线Mesh网络，多路径路由协议，IEEE802．11MAc协议，跨层设计，信道接入控制，多信道，控制帧，功率控制，中继路由器，平滑切换北京邮电大学博士学位论文Abst懦ctABSTRACTWithdevelopmentofwirel骼scc咀mluIlicationtechlliqw洛，、啦rel部snctwofl【Schangepcople’s蹦lylife血吼aticallybyp∞ⅥdingmobileIntenletaaces

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