移动自组织网络服务质量控制机制综述

综述了移动Ad Hoc网络的QoS机制,将其划分为链路层、网络层、传输层、跨层优化和网络间QoS机制,并加以比较和分析。链路层QoS机制主要在于提供QoS控制的MAC协议。学者在网络层设计了各种服务质量感知路由,包括原有路由协议的QoS控制扩展和全新的支持QoS控制的路由协议。为了区分传输失败的原因以及降低资源竞争,传输层提供适合移动Ad Hoc网络的TCP协议。为了全面解决链路层触发、路由选择和负载平衡的问题,学者提出跨层构建QoS体系结构。网络间QoS机制主要在于提供移动Ad Hoc网络和固定结构网络之间的QoS保证。最后进行对比总结,指出了各种技术的特点和适用范围,并展望了该领域的未来发展方向。     

单载波WMN中跨层拥塞反馈算法研究

在单载波无线Mesh网络(WMN)中,网络拥塞是影响系统性能的一个重要因素。为此,提出一种跨层拥塞反馈算法,通过拥塞反馈将不同协议层作为一个整体架构进行优化设计。各层利用本地信息进行分布式计算完成个体优化,即在传输层、网络层、链路层、物理层分别优化拥塞控制、路由策略、MAC调度、AMC模式,以达到整体性能优化的目的。仿真结果表明,该算法能降低拥塞率,且其吞吐量相比传统IEEE802.11 TCP提升约18%。     

基于跨层设计的认知无线Mesh网络拥塞反馈研究

在认知无线Mesh网络中,由于信道状态变化导致的链路负载差异,网络拥塞成为影响认知无线Mesh网络系统性能的重要因素。针对这一问题,提出了基于最大最小公平策略的拥塞反馈算法。该算法通过综合分析基于随机搜索-遗传算法的多速率编解码调制、多重数据流的信道分配机制,以及优化的路由选择三种机制的网络资源分配约束条件,来构建跨层模型,计算网络拥塞。同时,通过拥塞值反馈,实现对物理层、链路层和网络层的联合跨层优化,最大程度避免网络拥塞。仿真结果表明,该算法在网络发生拥塞时收敛更快,能够有效避免拥塞,均衡负载,并能提升网络吞吐量。     

认知Ad Hoc网络中的跨层路由协议

在认知Ad Hoc网络中,如何有效利用有限频谱资源,提高无线网络性能已经成为近几年的研究热点.在AODV路由协议基础上,针对传统多信道认知网络协议中常见的丢包现象、信道频繁切换和路由负载不均等问题,提出了带有缓存机制、信道切换保护机制和基于负载的选路机制——CLC-AODV路由协议.该协议要求节点在网络层实现信道分配,并且在节点拥有两条相同长度的最短路径时需要依据最小负载进行选路,属于跨层研究的范畴.仿真结果表明,这种跨层的路由策略能够满足认知Ad Hoc网络的要求,有效提高系统吞吐量的同时,也有效地减少了网络中的传输时延.     

无线Mesh网络组播路由协议

组播服务是无线Mesh网络面向实际应用的一种重要服务,网络层组播路由协议则是服务实现的核心支撑协议.无线Mesh网络独有的结构特征、性能要求以及多射频、多信道和多速率的引入使得许多传统组播路由协议无法直接进行应用,近几年来,已有不少针对特定无线Mesh网络的组播路由协议相继提出.归纳总结了协议的设计目标、原则和分类方法;阐述了各类典型协议的主要机制,并就这些协议的技术特点和性能差异进行了详细比较;最后结合无线Mesh网络的发展趋势和协议面向实际混合业务环境的实用化目标分析了多射频、多信道以及多速率对组播路由的影响,指出了基于实测环境和实际业务需求建立组播路由跨层优化模型与具体优化机制的重要性.     

多层IPSec协议优化研究

目前有许多对传输层和应用层协议进行性能增强的技术,但由于网络层安全协议对其负载实施保护后,其相关信息就不便获取。已有的多层IPSec协议在提供网络层安全的同时还可以使用这些性能增强技术,缺陷是效率降低和结构复杂化。分析了多层IPSec协议自身存在的一些问题并且提出了优化的方法,通过实验证明了其优化效果明显。     

卫星广播环境中可靠传输协议的设计与实现

以卫星数据广播作为背景,设计一个基于UDP/IP的数据传输协议。由于卫星传输网只支持网络层以下各层的数据包传送业务,传输协议的设计将重点放在传输层和应用层。传输层采用UDP协议,是因为目前卫星数据广播大都是单工通信方式,只能采用UDP进行传输;应用层采用类FTP协议,实现断点续传机制。最后通过一个软件在局域网内模拟卫星数据广播,对该协议进行了测试。     

基于信息空间划分的高效发布订阅路由技术

在大规模的基于内容发布订阅系统中,路由效率是影响系统性能的关键因素.本文在基于K-D树划分信息空间方法实现内容发布订阅系统的基础上,利用K-D树的索引机制,实现了面向扁平网络的应用层分级路由算法Spanhop.该算法机制减少了应用层路由跳,将路由效率提高到O(lnN).进一步,针对路由算法中应用层和网络层相邻关系不一致的问题,采用GNP(Global Network Position)空间与ESPN(Evem Space Partition Network)空间建立映射关系并在代理网络中维护GNP坐标索引的方法,支持应用层代理基于网络层的相邻关系搜索并选择下一跳路由.该方法减少了Spanhop路由过程中消息在网络层的实际转发路径和响应时间,在低维护代价条件下,提高了路由的效率.算法性能分析表明,上述方法解决了基于信息空间划分的内容发布/订阅系统的路由效率问题.     

网络协议的应用及其性能研究

协议是用来描述进程之间信息交换数据时的规则术语,而网络协议顾名思义是应用于网络中的协议,一说到网络协议,人们脑海中往往浮现出来的是TCP/IP,其实TCP和IP分别是传输层和网络层的一个协议。将从应用层、运输层、网络层3个层次上对目前常用的网络协议性能进行描述。     

Ad Hoc网络中TCP协议的性能及其改进策略

目前,AdHoc网络的传输层协议基本上仍沿用传统有线网络的传输层协议,AdHoc网络的动态特性使得许多传统的网络协议不再有效,其中涉及到网络性能至关重要的传输层协议(包括UDP和TCP)。为此,必须对传统无线网络中的TCP协议进行改造以适应AdHoc网络环境。本文详细地阐述了传统的TCP协议在AdHoc网络中存在的问题,并分析了AdHoc网络中TCP协议的性能,总结出各种改进的方法和机制。这些机制主要包括:链路层确认机制,用于屏蔽无线链路错误引起的分组丢失;网络层反馈和探测机制,用于使TCP知道路由的状态和分组丢失的原因;通过合理设置拥塞…     

基于流量预测的移动Ad hoc网联合组播路由协议

组播是移动Ad hoc网络一项重要应用技术，而路由协议的研究一直是组播技术研究的重点。相关研究已经表明在MANET中传统的分层方法对提高网络性能并不有效。该文在流量预测的基础上，联合PHY层、MAC层、LL层、网络层的相关基本信息提出了一种联合路由标准，并给出了基于ODMRP和跨层设计方法的一种联合组播路由协议方案。该方案既保证网络层次的独立性，又能方便各网络分层间的信息交换，避免了跨层设计所带来的复杂性。模拟结果显示联合路由协议的综合性能比ODMRP要好。     

移动自组网基于跨层协作的负载均衡队列调度算法

传统的路由协议都是基于"最短路径"的考虑,节点在对数据包进行调度转发的时候,无条件的为路由控制消息赋予较高的优先转发权,这样就会导致网络中处于骨干位置的节点负载过重,从而进一步影响整个网络的性能.本文提出一种新的基于跨层协作的负载均衡队列调度算法(CLLBS),通过在MAC层与网络层监视节点网络负载,配合路由协议,根据节点的负载状况实时动态地对数据流的转发优先权进行调整,在整个网络进行负载均衡,缓解那些拥塞节点的负载压力.仿真结果表明本文算法较之传统的简单优先权算法有明显的性能提高,可以有效地提高网络的吞吐量,降低丢包率.     

WSN中层次型拓扑控制与网络资源配置联合设计方法

综合考虑异构无线传感器网络中节点速率分配、簇的划分规则和链路层网络频带资源占用情况, 提出一种基于拓扑控制与资源优化分配的层次型路由算法. 在网络层, 该算法根据成员节点和簇首节点的速率分配机制建立节点流量平衡模型. 在链路层, 分析无线传感器网络频谱共享行为, 研究邻近用户间访问冲突的规避抑制模型, 重构网络频带资源. 通过引入带宽比例因子将可用频带划分成若干子带, 提高网络频带资源的利用效率. 本文基于跨层联合设计思路, 建立一个混合整数非线性规划问题,对异构无线传感器网络中拓扑控制和网络资源分配问题联合设计, 得到最优的分簇结果和资源分配方案. 最后, 在设定网络拓扑中评估性能, 仿真结果证实该算法在网络频带资源充分利用的同时, 可实现最优的簇首匹配和路由建立结果.     

一种基于跨层功率控制的Ad hoc网络路由算法*

在无线Ad Hoc网络路由协议中引入功率控制不但可以降低网络能量消耗,同时还能改善网络的吞吐量、投递率等性能,已成为当前Ad Hoc网络的一个研究热点.本文提出了一种基于跨层功率控制的按需路由算法CPC-AODV(Cross-layer Power Control Ad hoc On-demand Distance Vector).算法按需建立多个不同功率级的路由,节点选择到目的节点最小功率级的路由来传递分组,并对网络层的数据分组、路由分组和MAC层控制帧的传输采用不同功率控制策略来降低能量消耗.仿真结果表明:算法有利于降低通信能量开销,延长网络寿命,提高网络投递率及改善网络时延.     

无线传感器网络中的逐跳跨层拥塞控制

给出一种逐跳跨层拥塞控制机制,依据检测缓冲区占用率和拥塞度所获得的拥塞信息,在传输层开环逐跳速率控制的基础上,自适应地调整节点MAC层信道接入优先级,使整个传感器网络中的节点根据局部的拥塞状态调整信息发送速率。NS2仿真结果表明,该算法可有效地提高网络性能和拥塞控制效率。     

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。     

Cross-layer routing metrics for mesh networks: Current status and research directions

Despite efforts to improve the current IEEE 802.11 standard to fully optimize the physical layer, the performance of wireless mesh networks still depends on the routing process for a correct selection of routes. With regard to this question, several cross-layer routing metrics have been developed to improve wireless multi-hop mesh routing. This paper sets out a new taxonomy that can be used to help understand, classify and compare the state-of-the-art situation with regard to cross-layer routing metrics for wireless mesh networks. A simulation study has been carried out to evaluate the capability of the most recent and promising cross-layer routing metrics to support multimedia applications, such as Voice over IP. The evaluation of the routing metrics has been undertaken from three main perspectives: user perception, network performance, and routing stability. The simulation results show that the impact of routing metrics is more noticeable on the network and routing stability evaluation parameters than on the user-perception parameters. Furthermore, the results show that the routing metrics, the level of stability attained, and the application performance are interdependent. Finally, there is a discussion of the direction that future research might take with regard to some open issues in the design of routing metrics for wireless mesh networks.     

基于最优连通功率控制的WSNs跨层路由优化算法

针对非连通区域节点空洞效应和热点区域节点间通信干扰导致的路由服务质量（QoS）下降问题,提出了一种基于最优连通功率控制的无线传感器网络（WSNs）跨层路由优化算法。算法采用自适应最优连通功率控制策略,在避免路由空洞产生和保证网络连通性条件下,降低热点区域节点数据转发竞争干扰;通过位置信息、剩余能量和干扰等级的跨层信息交互,动态选取最优转发节点,提高网络整体性能。仿真实验表明：算法能够提高路由（QoS）、优化网络生命周期和降低热点区域通信干扰。     

基于跨层设计的CLRM-HWMP路由协议研究

在研究HWMP路由协议的基础上引入跨层设计方法,综合考虑数据链路层的数据帧传输成功率DFTE(Data Frame Transmission Efficiency)、网络层的可用带宽和节点跳数作为跨层路由度量值CLRM(Cross-Layer Routing Metric),提出一种综合路由判据的跨层路由协议CLRM-HWMP路由协议.该协议有效解决单一的路由量度判据在提高无线Mesh网络性能方面的局限问题.通过NS-3仿真工具对无线Mesh网络中的HWMP路由协议和提出的CLRM-HWMP跨层路由协议进行分析对比,实验结果表明:提出的CLRM-HWMP路由协议有效降低了节点间端到端时延、提高了数据包投递成功率和网络吞吐量.