多信道无线网状网跨层优化研究

针对多网卡多信道无线Mesh网络容量问题,基于无线信道干扰模型,在给定各节点物理层发射功率的条件下,联合考虑无线Mesh网络传输层的流速控制、网络层的路由算法和MAC层的信道分配等问题,通过采用二次路由计算策略,提出了一个跨层联合优化算法,仿真结果表示,提出的算法能提高网络吞吐量。     

无线Mesh网络中路由与信道联合分配研究

无线Mesh网络中路由器使用多射频接口并配备多信道传输能有效增加网络吞吐量及降低干扰。研究路由与信道分配问题的目的就是增加网络容量、减少延迟等。文中针对无线Mesh网络中多接口多信道的路由与信道分配问题做了统一考虑,根据路由约束、信道约束、干扰约束以及宽带约束建立了混合整数线性规划（MILP）模型,并提出了基于迭代搜索的启发式算法很好地解决了此问题。仿真结果表明该算法可以提高网络吞吐量,降低延迟。     

无线Mesh网络路由器的体系结构研究

多网卡多信道技术是当前无线Mesh网络中的研究热点。利用多网卡多信道的技术可以大大提高网络的整体性能,但采用多网卡多信道技术的无线Mesh网络存在容易受到来自网络内部的自身干扰等问题。文章设计了一种无线Mesh网络的路由器体系结构,解决了两个关键领域的问题:第一,给出了能够使用一般硬件实现分离无线路由器(Separated Wireless Router,简称SWR)的架构;第二,设计了一个集中式的信道分配算法,这个算法考虑了信道分配和路由的相互影响,从而能使网络达到最大吞吐量。     

一种多射频多信道分配算法的研究与仿真

随着无线Mesh网络的发展,在网络中配置节点多射频多信道,提高信道资源的利用率和降低无线干扰,成为扩大网络容量的有效手段.采用了一种基于网络拓扑信息的集中式的多射频多信道分配算法.实现包括信道分配计算、信道分配切换及网络恢复三个阶段.三个阶段依次实现网络的信道干扰最小、确保网络的连通以及节点失败后网络的恢复,并提高网络的容量.仿真结果表明,信道分配算法可以有效地提升网络性能.     

多信道无线Mesh网络中基于路径尺度的负载平衡路由

为了有效利用无线Mesh网络的多个信道,设计了一种新的路径尺度ERC(expected residual capacity),用来评测路径质量并为节点选择高吞吐量低干扰的路由.同时结合多路径路由的思想,提出了多信道无线Mesh网络的负载平衡路由.该路由利用多个信道来减小通信干扰,并将网络流量尽量均衡地分配到高质量的路径上,有效提高了无线网络的通信质量.仿真结果表明,采用提出的负裁平衡路由算法后,网络整体吞吐量远远胜过单信道网络,而且比一般的多信道路由也有明显改善.此外,网络延迟和丢包率也得到了有效控制.     

基于忙音多址的多信道无线Mesh网的MAC协议

无线Mesh网(WMN)是一种新犁宽带无线接入技术,选择适当的MAC子层规范,根据网络业务特征有效地配置信道资源,可以提高Mesh网的无线资源使用效率以及系统传输性能.而现有的无线Mesh网络基本上是采用单信道MAC协议,不能满足日益俱增的用户需求,限制了整个网络的数据传输速率与网络容量.文中基于忙音多址访问的设计思想,结合无线Mesh网络的特点,提出了一种无线Mesh网MAC协议MCBTMA(Multi-Channel Busy Tone Multiple Access).MCBTMA通过构建多个忙信号控制信道和多个数据信道,在MAC层进行多信道调度,使无线Mesh网络在吞吐量和时延方面性能有显著提高.     

煤矿应急救援中无线Mesh网络多信道分配算法

针对现有的无线Mesh网络多信道分配算法无法解决煤矿应急救援中无线Mesh网络因传输干扰导致的信道分配抖动问题,结合无线Mesh网络连通性以及干扰模型,提出了一种基于拓扑分层和干扰避免的多信道分配算法,即对网络拓扑分层,在确定第1层节点与边的基础上,继续对其他层进行拓扑分配,然后根据干扰情况对各层进行信道分配。设计了仿真模型:无线Mesh节点发射距离为200m,干扰距离为500m,拓扑范围为1 000m×1 000m。随机选取20个节点,在可用信道变化和网关变化2种情况下对该算法进行仿真分析,结果表明该算法较常用的拓扑结构算法提高了网络的吞吐量,降低了信道分配中的传输干扰。     

无线Mesh网络联合信道分配和路由协议研究

设计合理的联合信道分配和路由协议对多信道无线Mesh网络的性能至关重要。在分析多网卡多信道无线Mesh网络中联合信道分配和路由协议特点和研究现状的基础上,提出了一种与按需路由协议结合的联合信道分配算法,通过选择最小干扰信道来优化信道分配;同时采用了一种适应多信道多网卡网络的路由判据方法,该方法考虑了信道干扰、接口切换以及路径跳数三个关键因素。仿真结果表明,文中所采用的协议能较为明显地提高网络吞吐量及减小分组的端到端时延。     

基于忙音多址的多信道无线Mesh网的MAC协议

无线Mesh网（WMN）是一种新型宽带无线接入技术,选择适当的MAC子层规范,根据网络业务特征有效地配置信道资源,可以提高Mesh网的无线资源使用效率以及系统传输性能。而现有的无线Mesh网络基本上是采用单信道MAC协议,不能满足日益俱增的用户需求,限制了整个网络的数据传输速率与网络容量。文中基于忙音多址访问的设计思想,结合无线Mesh网络的特点,提出了一种无线Mesh网MAC协议MCBTMA（Multi-Channel Busy Tone Multiple Access）。MCBTMA通过构建多个忙信号控制信道和多个数据信道,在MAC层进行多信道调度,使无线Mesh网络在吞吐量和时延方面性能有显著提高。     

Mesh网络中实用有效的多信道分配方法

多信道多接口可以明显提高Mesh网络的吞吐量,然而已有的多信道分配算法和协议基本上都没有考虑无线信道的隔离度,这样便造成了路径间干扰。提出了一种基于信道隔离度的启发式多信道分配算法（CSCA）,有效地减少了路径间干扰。所构建的森林拓扑一方面方便了信道分配,另一方面也改善了流量均衡。模拟实验结果表明,CSCA算法有效地降低了Mesh网络中的干扰,提高了网络吞吐量。     

一种基于链路状态组合度量的无线网状网路由协议

在分析Ad hoc网络中的经典路由协议AODV的基础上,结合无线网状网的特点,提出了基于链路加权的无线网状网路由协议MODVWLS.协议通过节点的可用带宽、缓冲队列和吞吐性能等计算每一跳的代价(即权重),选择从信源到信宿累计权重最小的路径作为路由.对链路权重计算、报文格式、路由发现和维护过程进行了详细阐述,并利用NS2对MODVWLS协议进行了仿真实现.结果表明,MODVWLS协议能合理利用空闲节点和链路资源,较好地均衡网络负载,在数据包转发率、端到端延迟和标准化路由负载等性能上均优于AODV协议.     

802.11s中RM-AODV路径选择协议的研究

RM-AODV路径选择协议是IEEE 802.11s标准中HWMP路由选择协议的基础。不同于传统AODV协议在第3层使用IP地址路由和跳数作为路由metric,RM-AODV工作在第2层使用MAC地址和空时metric进行路径选择。为了适应无线mesh网络流量呈树状汇聚的特点,IEEE 802.11s标准还对RM-AODV进行树状先验式扩展。在典型无线mesh网络拓扑中通过仿真对RM-AODV的路径发现时间进行研究,进一步分析相对根节点的不同位置对路径发现时间的影响。     

HWMP协议的路径选择参数的研究与改进

混合无线网格协议中的路径选择参数过于注重考虑不同网络间路径选择操作的兼容性,而没有很好地考虑到802.11s中各条链路类型的差异对路径选择操作的影响。针对该问题,同时考虑到802.11s支持多速率通讯的要求,在传统WCETT的基础上提出了一种新的路径选择参数计算方案。最后,进行了仿真实验,结果表明：新的路径选择参数有助于提高网络吞吐量,降低丢包率。因此,该参数对于优化基于802.11的无线网格网的路径选择,提高网络性能是行之有效的。     

Genetic algorithm-based optimisation of load-balanced routing for AMI with wireless mesh networks

The advanced metering infrastructure (AMI) in a smart grid contains hardware, software, and other electronic components connected through a communication infrastructure. AMI transfers meter-reading data between a group of smart meters and a utility centre. Herein, a wireless mesh network (WMN) with a random mesh topology is used to deploy the AMI communication network. In a WMN, paths are identified using a hybrid wireless mesh routing protocol (HWMP) with a load balancing feature called load aware-HWMP (LA-HWMP). These paths reduce the demand on links with a minimal air time metric; however, the delay in the data transmission of certain smart meters is high, given the large number of retransmissions caused by packet drop. To avert this problem and enhance the end-to-end delay, a genetic algorithm is applied on the LA-HWMP to obtain the optimal path. The optimisation process will result in the selection of paths with minimal delay. The genetic algorithm is developed with a rank-based selection, a two-point crossover, and a random reset mutation with a repair function to eliminate duplicate entries. The proposed method is compared with the HWMP, the LA-HWMP, and a state-of-the-art method that uses a combination of the ant colony algorithm and simulated annealing (ACA-SA) for AMI networks of different sizes. The obtained results show that the path identified by the proposed method yields a shorter delay and higher throughput than paths identified using the other methods.     

Data forwarding based on sensor device constraints in wireless multimedia sensor networks

A variety of data forwarding schemes have been proposed for wireless multimedia sensor networks where energy awareness and reliability are essential design issues. This paper proposes a data forwarding mechanism based on sensor device constraints in wireless multimedia sensor networks. A dynamic path cost function is defined considering the constraints and characteristics of wireless multimedia sensor networks. The cost function is applied to ZigBee mesh routing, and the performance of the proposed method is evaluated using a QualNet network simulator.     

Energy-balanced cross layer traffic and coding optimality in battery-powered wireless mesh networks

How to prolong the lifetime of multi-hop-multi-path wireless mesh networks powered by finite battery resource is a critical research challenge. In this paper, we strive for energy-balancing to maximize the network lifetime, while improving multimedia service quality via exploring both hop and path diversities. Different from traditional research, which sacrifices throughput for efficient energy utilization in the networks, we proposed a new approach jointly considering 5 factors in a cross layer fashion: the wireless channel condition, the physical layer channel coding redundancy, the application layer traffic rate, the path level energy-balancing of the network, and the Quality of Service (QoS) of multimedia. In the proposed approach, we develop an optimal scheme to allocate path-level multimedia traffic and link-level channel coding redundancy jointly, which minimizes the routers’ battery energy difference while satisfying a lower bound of quality requirement. The simulation results illustrate that the proposed approach can significantly improve the energy-balancing of the multi-hop-multi-path wireless mesh networks by performing the traffic and channel coding control.     

基于Cluster的无线Mesh网络位置管理方法

提出一种基于Cluster的位置管理方法,充分考虑到Mesh结构的特点,利用Cluster内部各小区路径的相似性,采用似组播方式分发信令,提高了Mesh网络中位置管理的效率.数值分析显示,此方法显著地降低了位置管理的信令开销.     

基于NS2与MESH网络的AODV协议的优化

目前无线MESH网络正成为网络发展的热点。文中介绍了传统的AODV协议,把传统的AODV协议针对无线MESH网络进行了优化．使其在无线MESH网络中具有更好的性能,提出了双路径的AODV协议,对影响协议性能的各种因素进行了修改,并将改进后的协议进行了模拟仿真,得到的实验结果与原有的路由协议的仿真结果从平均时延和丢包率两方面进行比较,得到比较满意的效果。     

Analyzing the effective throughput in multi-hop IEEE 802.11n networks

In this paper we characterize the effective throughput for multi-hop paths in IEEE 802.11n based wireless mesh networks. We derive an analytical model capturing the effects of frame aggregation and block acknowledgements, features found in the new IEEE 802.11n standard. We describe the throughput at MAC layer as a function of physical data rate, error rate, aggregation level and path length. While being mathematically tractable, the proposed model is flexible enough to account for complex and realistic error characteristics of the wireless channel, such as long-term fluctuations and burstiness. We further show how to integrate the well-known Gilbert-Elliot channel model into our model and evaluate both models in our indoor wireless testbed.