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无线Mesh网络由移动Ad hoc网络发展而来,并承袭了部分WLAN技术,是一种多跳、具有自组织和自愈合、高容量、高速率等特点的分布式网络。由于具有较高的可靠性、较大的伸缩性和较低的投资成本,被称为廉价的“最后一公里”宽带接入方案。无线Mesh网络着眼于为各种业务需求的客户节点提供无线宽带接入功能,提高网络容量是其首要的设计目标。
与一般的多跳无线自组织网络相同,无线Mesh网络中的链路间也存在较强的相互影响,这使得提高网络容量的设计目标更具有挑战性。本文研究了提高网络容量的关键技术:负载均衡路由技术和多信道技术,并对无线Mesh网络的默认路由协议--HWMP协议进行了改进。
本文首先对无线Mesh网络进行了概述,并对负载均衡和多信道技术进行了分析,介绍了负载探测的主要方法、多信道技术的关键问题以及相关的路由协议。在此基础上,本文针对HWMP在路由负载控制方面的不足提出了改进方案,设计了一种基于跨层负载均衡机制的混合路由协议——CLB_HWMP,该协议使用跨层设计的负载路由判据,综合考虑了链路质量、链路负载和节点负载,使其在路由发现过程可以选择负载较小的节点进行数据转发,并进行动态负载均衡;同时,引入备用节点表,减小了断链修复的时间,降低路由维护开销。此外,将多信道技术引入到无线Mesh骨干网,对HWMP进行扩展,提出多信道负载均衡机制的混合路由协议——MLB_HWMP,将信道分配和路由技术相结合,进行动态分布式负载感知信道分配,并给出了接口感知负载路由判据,从而提高了网络吞吐量和稳定性。论文在NS2仿真环境中对CLB_HWMP和MLB_HWMP进行了仿真,结果表明两个协议在网络吞吐量和端到端时延等方面均有明显改进。