基于跨層設計的無線mesh網(wǎng)絡mac接入機制與路由算法的研究

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1、朵擊種成失杳ＩＩＡＮＤＴＦＣＩＮＡＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦ巨ＬＩＣＥＭＣＥＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＨ巨ＣＴＲＯＮＳＣ碩±學位論文ＩＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ＇＾’。氣。＇，＇教Ｉ／於為ｆｗｔ）ｌＶ＼‘／＾戸氣ｙ／：＿論文題口堪十膝辰設化句無線Ｍｅｓｈ網(wǎng)絡ＭＡＣ接人巧Ｌ制與路由算法的研究學科?；霰杜c信息系統(tǒng)ＳＢ｜學號２Ｑ１３２１０１Ｑ４Ｑ５化者姓名黃佳＿＿獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進

2、行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加Ｗ標注和致謝的地方夕ｈ論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得電子科技大學或其它教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志舟本研究所做的任何貢獻巧己在論文中作了明確的說明并表示謝意。作者簽名日期：公＾／＾日：素住年方月＾論文使用授權(quán)本學位論文作者完全了解電子科技大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國家有關部口或機構(gòu)送交論文的復印件和磁盤，允許論文被查閱和借飼。本人授權(quán)電子科技大學可Ｗ將學

3、位論文的全ｊｉ采用影印部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可ｙ、縮印或掃描、匯編等復制手段保存學位論文。（保密）的學位論文在解密后應遵守此規(guī)定ｆ圭作者簽：寺：名名＿＿導師簽＂＜期〇２；２／＜曰＾年月日７分類號密級注1UDC學位論文基于跨層設計的無線Mesh網(wǎng)絡MAC接入機制與路由算法的研究黃佳（作者姓名）指導教師林水生教授電子科技大學成都（姓名、職稱、單位名稱）申請學位級別碩士學科專業(yè)通信與信息系統(tǒng)提交論文日期2016.3.15論文答辯日期2016.5.17學位授予單位和日期電子科技大學2016

4、年6月答辯委員會主席評閱人注1：注明《國際十進分類法UDC》的類號。RESEARCHOFMACSCHEDULINGMECHANISMANDROUTINGALGORITHMFORWIRELESSMESHNETWORKSBASEDONCROSSDESIGNAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:CommunicationandInformationSystemAuthor:JiaHuangSupervisor:P

5、rof.ShuishengLinSchool:SchoolofCommunication&InformationEngineering摘要摘要隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，無線Mesh網(wǎng)絡（WirelessMeshNetwork，WMN）逐漸成為學者的研究熱點，是下一代無線網(wǎng)絡發(fā)展的關鍵技術(shù)。MAC層信道接入技術(shù)和網(wǎng)絡層路由技術(shù)作為無線Mesh網(wǎng)絡的核心技術(shù)，決定著網(wǎng)絡的整體性能。本文針對扁平無線Mesh網(wǎng)絡MAC層與網(wǎng)絡層的跨層設計進行研究，MAC層的信道接入機制采用TDMA的接入方式，通過利用網(wǎng)絡層路由的相關信息來提高信道利用

6、率和降低端到端時延；網(wǎng)路層的路由算法利用MAC層的相關信息來提升路由發(fā)現(xiàn)效率和降低路由的開銷，具體工作如下：現(xiàn)有的預留型TDMA動態(tài)時隙分配算法大多與路由算法分開設計。在進行時隙分配時未考慮節(jié)點的實際負載情況，負載重的節(jié)點與負載輕的節(jié)點分配到的時隙數(shù)目基本相等，導致信道利用率下降。此外，在數(shù)據(jù)傳輸時數(shù)據(jù)流路徑上節(jié)點的時隙順序與節(jié)點位置順序不一致導致網(wǎng)絡端到端時延急劇增加。針對上述問題，本文改進了傳統(tǒng)經(jīng)典的預留型P-TDMA算法，改進后的算法（LLD-TDMA）在時隙申請和分配過程加入了節(jié)點的負載信息，使負載重的節(jié)點分配到的時

7、隙相對較多，提高時隙的利用率；在數(shù)據(jù)傳輸階段通過時隙選擇算法調(diào)整數(shù)據(jù)流路徑上節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的時隙順序保證其與節(jié)點的位置順序一致，降低了數(shù)據(jù)流端到端的時延。仿真結(jié)果表明改進后的算法相對于原始的P-TDMA算法網(wǎng)絡吞吐量提升22.18%、節(jié)點平均時隙利用率提升了12.86%、網(wǎng)絡端到端延時降低23.90%。其次，本文在分析了傳統(tǒng)按需路由算法存在“廣播風暴”、頻繁進行路由發(fā)現(xiàn)問題及跨層設計對其性能改進可行性的基礎上，基于跨層設計的思想改進了經(jīng)典的AODV路由算法。改進后的算法（CLC-AODV）不再采用通過周期發(fā)送HELLO消息報文

8、進行路由維護的機制，而是通過跨層利用第三章改進的MAC層算法（LLD-TDMA）中RTS和RSP分組的周期交互，獲取節(jié)點的兩跳范圍內(nèi)的拓撲關系，建立局部先應式路由，并通過局部先應式路由實現(xiàn)高效反應式路由和快速修復機制，提高了路由發(fā)現(xiàn)效率和降低了路由開銷。仿真結(jié)果表明CLC-AODV和LLD