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随着无线传输技术的快速发展以及无线移动新产品的层出不穷,人们对随时随地访问互联网信息的需求越来越迫切。无线网状(WirelessMeshNetworks,WMN)网正是因为这种需求而产生的。作为一种新型的无线多跳网络,它具有部署灵活、成本低廉、服务稳定等特点,是最有前景的“最后一公里”无线接入方案之一。但是,网络带宽不足,尤其是主干网带宽不足仍然是制约无线Mesh网络大规模部署的首要因素。本文通过预测网络可用带宽并提升路由性能的办法,提高无线Mesh网络主干网的带宽利用效率,从而达到改善其网络性能的目的。
本文的研究工作可以分为两个部分。首先是链路带宽预测模型。在无线多跳网络中,链路之间互相干扰并竞争使用共享无线信道。节点之间的相互作用以及多变的外界环境给链路带宽预测工作带来挑战。本文的链路带宽预测模型是以传统的信噪比无线接收模型为理论基础,分为发送端模型和接收端模型两个子模型。本文基于测量的办法,通过若干可以直接测量获得的链路状态信息对节点之间的相互干扰行为和信号接收属性进行刻画,并最终得出链路可用带宽的预测值。通过模拟实验证明,该带宽预测模型能够有效的捕捉各种情况下的链路状态,在一定误差范围内(平均误差为16.1%)对链路可用带宽作出估计。
本文研究的第二部分是针对无线Mesh网络主干网设计高效的路径指标和路由算法。本文将链路带宽预测值作为反映链路质量的指标,并进一步将单跳链路指标转化为路径整体质量的度量标准,从而用其指导路由算法选择数据转发路径。路由协议采用主动式和被动式相结合的策略,对访问Intemet的流量和网络内端到端的流量分别进行有效的处理。实验结果说明新的路由指标和路由算法可以提高端到端带宽185%以上。此外,网络中网关节点之间的高性能有线链路也被路由算法用作提升端到端带宽的有效工具,这一技术可以进一步地提升主干网的带宽和性能。