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无线自组织网络(WirelessAdhocNetwork)是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的一个多跳、无固定基础设施的、分布式的自治系统。它可以独立组网,也可以以末端子网的形式接入到Internet或蜂窝无线网络中。因其具有许多优良特性,无论在军事领域还是民用领域都具有非常广阔的应用前景。 随着用户数量和网络负载的增加,使用单信道的无线自组织网络在信道竞争上变得愈加严重,大量的信道冲突和退避导致网络性能急剧下降。而多信道技术可以充分利用可用的频谱资源,减少信道竞争,提高网络容量。另一方面,随着多媒体应用的日益普及,在无线自组织网络中提供服务质量(QualityofService,QoS)保障的研究逐渐成为一个热点。基于上述两个方面,本文的主要研究工作如下: 首先,本文提出了一种基于双无线收发器的多信道MAC(MediumAccessControl)协议TRBM(Two-Radio-BasedMulti-channelMAC),一个无线收发器工作在一个公共的控制信道上进行广播包和控制信息的传输,控制信息预留节点间单播包传输所使用的数据信道,另一个无线收发器根据此信息动态切换信道发送数据包和应答。与DCA(DynamicChannelAssignment)协议相比,TRBM在数据信道预留上通过结合接口队列调度采用了一种自适应突发预留机制,即一次预留可以发送多个数据包,此机制减轻了控制信道的负担,提高了控制信道利用率,从而提升了协议的性能。此外一种基于当前活动信道的信道选择算法减少了数据信道切换的频率,使得节点的数据信道使用更加稳定,减少了数据信道的碰撞,并提高了节点的公平性。 其次,在深入研究IEEE802.11eEDCA(EnhancedDistributedCoordinatedFunction)机制的基础上,结合多信道接入机制,提出了一种能够提供QoS区分的多信道MAC协议。此协议以TRBM为基础,在每个节点中建立一个多优先级队列结构,每个队列对应一个存取(AccessCategory,AC)类,每个AC对应一个独立的退避实例,每个退避实例采用不同的退避参数集:包括帧间间隔和最小最大竞争窗口。通过上述结构,使得不同的优先级队列拥有不同的控制信道接入能力和数据信道使用时间,从而为不同类型的应用提供了不同的QoS。同时,多个信道的使用提高了网络容量,提升了所有类型业务的QoS。 再次,针对MAC层采用IEEE802.11DCF(DistributedCoordinatedFunction)协议的无线自组织网络,提出了一种保证吞吐量要求的QoS路由协议。通过两跳范围内的节点间交换实时流量信息估计出节点的可用信道容量,以此信息为基础进行按需的路由发现、路由选择和接纳控制。在路由应答期间执行软状态资源预留,并为每个实时流构建独立的路由表以区别于尽力而为流,同时也避免了相同源节点和目的节点的实时流之间的冲突,均衡了网络负载。 最后,提出一种适用于多无线收发器多信道无线自组织网络的QoS体系结构MMSWAN(Multi-radio,Multi-channelStatelessWirelessAdHocNetworks),在每个节点的每一个无线收发器上通过本地速率控制限制尽力而为任务,对实时任务则采用基于源节点的接纳控制。同时提出一种多无线收发器多信道的QoS路由协议MMQAODV(Multi-radio,Multi-channelQoSAdHocOn-demandDistanceVector),协议采用一种复合度量作为路由选择标准,此度量包括每一跳无线收发器MAC层反馈的带宽信息、跳数和每一跳所采用的信道。MMSWAN与MMQAODV相结合为多媒体任务提供了更好的QoS保障。