无线Mesh网中编码感知组播路由协议CAMR

网络编码是一种能够提高网络吞吐量的新技术,将网络编码应用于无线Mesh网组播对Mesh网络进一步实用化有重要意义.编码感知路由是一种能够充分识别和利用网络中的编码机会的路由.虽然已有若干个基于网络编码的单播路由协议,但无线网络中编码机会并没有被充分利用,到目前为止还没有无线Mesh网络中的编码感知组播路由协议.提出一个编码感知组播路由协议CAMR(coding-aware multicast routing).CAMR协议利用了一个新奇的编码感知路由度量CAM(coding-awarerouting metric),可以度量无线Mesh网络中节点的实际编码机会和编码能力的大小.基于CAM设计的CAMR协议可以充分利用无线Mesh网络中节点的编码机会,提高了无线Mesh网络组播的吞吐量.模拟实验验证了CAMR协议的优势及其有效性.     

认知无线Mesh网络中一种协助的分布式组播调度算法

认知无线Mesh网络是下一代无线宽带通信系统的主要形式之一,它能通过使用授权网络未使用的频谱资源来提高网络带宽.组播是一种应用非常广泛的无线业务需求.本文主要研究CR-Mesh路由器和CR-Mesh终端之间的组播调度问题.由于CR-Mesh路由器和CR-Mesh终端具有可用信道异构的特征,这将导致无线业务组播的时间变长.本文的目标是最小化无线业务组播的时间,提出一种基于节点协助的分布式组播调度算法DAMSA,通过同组成员或者其他组成员的协助达到降低组播时间的目的.通过大量的仿真发现,我们提出的DAMSA算法不仅降低了无线业务需求的组播时间,而且提高了系统的吞吐量.     

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.     

多媒体无线Mesh网基于机会路由的网络编码

采用机会路由下无线Mesh网络的链路吞吐量模型,利用确定性网络演算工具,得到无线Mesh网络节点数据积压的上界以及端到端数据流延迟和抖动的上界;然后设计满足多媒体服务质量的确定性网络编码（DNC）,提出ETC作为确定机会路由中编码节点的指标,在节点数据积压未达到上界时,编码节点采用线性网络编码,提高网络的性能;提出ETP作为机会路由中选择候选节点的指标,主要考虑端到端的延迟和延迟抖动确定接收数据的候选集。仿真结果表明可以达到较好的效果。     

无线Mesh网络中的P2P流媒体性能评估

通过搭建基于无线Mesh网络的P2P流媒体点播测试平台,对影响无线Mesh网络中P2P流媒体性能的流媒体编解码方式、编码速率、数据转发路径的选择和跳数四个因素进行了测试。实验结果表明,采用H.264编解码标准更适合无线Mesh网络中流媒体的传输;编码速率必须不大于网络连接速率才能获得高视频质量;P2P技术可以抵抗10%的丢包对视频质量的影响,比采用非P2P技术在视频的前1 000帧视频质量平均高出3 dB;由于P2P技术带来的流间干扰的影响使得1 000帧以后视频质量下降了6 dB,严重影响了流媒体性能;无线Mesh网络的传输能力随着跳数的增加而减弱,但是流媒体质量并未随着跳数的增加而降低。     

无线Mesh网中网络编码感知的低时延路由

网络编码技术可以显著提高无线Mesh网的传输性能.为此,提出一个在组播通信中基于网络编码的无线Mesh网低时延传输路由.文中引入了关键节点和超关键节点的概念和相应的选取算法.该协议以下一跳的节点是否是超关键节点或关键节点作为路由判据,下一跳的路由节点优先选择超关键节点,其次选关键节点,最后才选普通节点,这样可以增加网络编码机会,实现低时延路由.通过举例、性能分析和仿真实验表明,该协议能更好地支持网络编码,在提高组播吞吐量的前提下,显著减少了传输时延.     

无线Mesh网络MAC性能的博弈分析及优化

将博弈论用于IEEE802．11无线Mesh网络媒体接入控制协议的性能分析和优化。通过将节点间的信道竞争过程建模为非完全信息动态博弈,求解博弈的纳什均衡,即各节点的最优分组发送概率,并据此提出改进的DCF协议（G-MAC）：各节点首先通过监测信道,对当前博弈状态（竞争信道的节点数）进行估计;然后根据估计到的博弈状态调整其均衡策略（最小竞争窗口）;最后通过有限次动态博弈获得最佳系统性能。同时,提出了一种能准确估计博弈状态的虚拟帧发送机制（VDCF）,使空闲节点在转换为发送状态时可快速调整到均衡策略。仿真研究表明：G-MAC协议可以显著提高无线Mesh网络的系统吞吐量,降低延迟、延迟抖动和丢帧率。     

无线Mesh 网络低干扰组播

不同于无线传感器网络和移动Ad Hoc网络,无线Mesh网络中的组播主要侧重于提高吞吐量,而干扰是影响吞吐量的重要因素。在构建组播拓扑时,传统的方法主要考虑最小价值或最短路径,而通过减少干扰来提高组播性能的研究较少,且它们的干扰计算方法都采用单播的思想,并不适合于组播。例如,当n个接收节点同时从一个节点接收数据时,在组播中这n个接收节点之间不存在干扰,而在单播中认为存在干扰。因此,提出了组播冲突图来计算组播干扰,给出组播树干扰的定义。可以发现,求最小干扰组播扰树是NP完全问题,然后提出基于万有引力的启发式算法构建具有较小干扰的组播树。为了适用于多信道的情况,提出了满足不同干扰范围的多跳信道分配算法。最后,仿真结果显示,与MCM相比,所提出的算法无论是在单天线单信道还是多天线多信道下,都能取得较高的吞吐量和较低的延迟。     

基于网络编码的多射频Mesh网组播时延建模与分析

网络编码在提高多射频无线Mesh网组播吞吐量的同时也增加了组播传输时延.针对该问题,在建模分析基于网络编码的多射频无线Mesh网组播传输时延特征的基础上,设计了平均组播传输时延(AMTD)的计算方法并给出时延整体优化方案.首先提出1个由双排队系统串联构成的多射频组播模型.其次,运用该模型对组播传输时延特征进行分析,通过计算每个排队系统平均等待时间之和给出AMTD计算公式,得到时延与各网络参数之间的量化关系.最后通过理论分析和仿真实验指明如何调整多个网络参数以优化平均组播传输时延.结果表明,网络状态确定时,同样的射频比例在不同网络编码体积下未必总是最优,应用提出的AMTD公式恰当调整射频用于收?发的比值,可以最优化平均组播传输时延.     

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。     

认知无线Mesh 网络中QoS 约束的组播路由算法

对认知无线Mesh网络中满足QoS约束的联合组播路由及频谱分配问题进行研究,提出了一个针对该问题的求解框架,包括问题描述、解决方案的表示、适应度函数以及频谱分配算法.基于两种具有代表性的智能计算方法:遗传算法、模拟退火,提出了两种满足端到端延迟约束的组播路由及频谱分配算法GA-MRSA和SA-MRSA.这两种算法追求的目标是最小化组播树信道冲突总数,并且在获得较低的信道冲突数的情况下,还能占用较少的信道.仿真结果表明,所提出的两种算法能够达到预期目标,获得较低的信道冲突总数.     

无线网络中一种智能控制的组播拥塞控制机制

针对现有组播拥塞控制算法应用到无线网络中存在的性能下降问题,提出一种基于新的智能组播拥塞控制机制ECMCC。ECMCC机制根据网络相对队列时延和数据包丢失检测网络的拥塞状态,采用代表集合机制反馈信息,利用专家控制器的推理判断区分丢包原因和当前的网络状态,进而采取不同的控制策略调节组播源端发送速率。仿真结果表明,ECMCC机制收敛速度快、灵敏性好、速率变化平滑,在有线网络中具有良好的TCP友好性。同时,ECMCC能有效区分网络拥塞和随机差错,提高了网络的吞吐量,适用于无线网络环境,且在无线网络较低误码率时具有一定的TCP友好性。     

Efficient Multicast Algorithms for Multichannel Wireless Mesh Networks

The wireless mesh network is an emerging technology that provides high quality service to end users as the "last mile” of the Internet. Furthermore, multicast communication is a key technology for wireless mesh networks. Multicast provides efficient data distribution among a group of nodes. However, unlike other wireless networks, such as sensor networks and MANETs, where multicast algorithms are designed to be energy efficient and to achieve optimal route discovery among mobile nodes, wireless mesh networks need to maximize throughput. This paper proposes two multicast algorithms: the Level Channel Assignment (LCA) algorithm and the Multichannel Multicast (MCM) to improve the throughput for multichannel and multi-interface mesh networks. The algorithms build efficient multicast trees by minimizing the number of relay nodes and total hop count distances of the trees. The algorithms use dedicated channel assignment strategies to reduce the interference to improve the network capacity. We also demonstrate that using partially overlapping channels can further diminish the interference. Furthermore, additional interfaces help to increase the bandwidth, and multiple gateways can further shorten the total hop count distance. Simulations show that those algorithms greatly outperform the single-channel multicast algorithm. We also observe that MCM achieves better throughput and shorter delay while LCA can be realized in distributed manner.     

A novel minimum delay maximum flow multicast algorithm to construct a multicast tree in wireless mesh networks

The construction of multicast tree within given constraints, such as delay and capacity, is becoming a major problem in many wireless networks, especially wireless mesh networks (WMN). Due to the limited capacity of the wireless node, a multicast call may be dropped if there is no multicast tree formed within the given constraints. In this paper, we propose a new multicast tree construction algorithm which has maximum traffic flow and minimum delay under capacity constraints. The problem of multicast is formulated as a Linear Programming (LP) problem with associated constraints. A cost function (CF) is defined to choose the less loaded route among the available ones. A Minimum Delay Maximum Flow Multicast (MDMF) algorithm is proposed to solve this problem using CF and associated constraints. The performance of the proposed algorithm and CF is evaluated and compared with well-known algorithms with respect to packet delivery fraction, latency, and network throughput. The results obtained show that the proposed algorithm has a lesser number of transmissions for a given CF. Moreover, the proposed algorithm has high throughput, packet delivery fraction and less latency compared to other well-known algorithms in this category.     

Interworking wireless mesh networks: Problems,performance characterization,and perspectives

Wireless broadband networks based on the IEEE 802.11 technology are being increasingly deployed as mesh networks to provide users with extended coverage for wireless Internet access. These wireless mesh networks, however, may be deployed by different authorities without any coordination a priori, and hence it is possible that they overlap partially or even entirely in service area, resulting in contention of radio resources among them. In this paper, we investigate the artifacts that result from the uncoordinated deployment of wireless mesh networks. We use a network optimization approach to model the problem as resource sharing among nodes belonging to one or different networks. Based on the proposed LP formulation, we then conduct simulations to characterize the performance of overlaying wireless mesh networks, with the goal to provide perspectives for addressing the problems. We find that in a system with multiple overlaying wireless mesh networks, if no form of inter-domain coordination is present, individual mesh networks could suffer from capacity degradation due to increased network contention. One solution toward addressing the performance degradation is to “interwork” these wireless mesh networks by allowing inter-domain traffic relay through provisioning of “bridge” nodes. However, if such bridge nodes are chosen arbitrarily, the problems of throughput sub-optimality and unfairness may arise. We profile the impact of bridge node selection and show the importance in controlling network unfairness for wireless mesh network interworking. We conclude that mesh network interworking is a promising direction to address the artifacts due to uncoordinated deployment of wireless mesh networks if it is supplemented with appropriate mechanisms.     

改进的无线Mesh网路由判据算法及其路由协议

为了改善802.11s无线Mesh网传输过程中因重传次数过大而造成的丢包问题,根据实际无线传输中的网络重传次数特性,提出一种基于最大重传次数的空中传播时间改进路由判据算法.同时为了缓解因单根节点造成的网络拥塞,提高实际场景中边缘节点的传输性能,并保证网络中所有节点使用无线信道资源的公平性,基于树的寻径机制从拓扑结构的角度,提出一种改进的多根节点的混合无线Mesh网路由协议(M-HWMP).理论及仿真结果表明,改进的路由判据算法及路由协议优化了无线Mesh网传输不同数据流时的吞吐量、时延特性,并在一定程度上避免了网络拥塞.     

Ad hoc网络中基于MCDS构建延迟定界组播转发结构*

根据无线信号传播方式的特殊性,重新定义了无线组播路由中的代价和时延函数,基于图论中最小连通支配集（MCDS）理论,提出的基于图论中点着色思想的时延定界组播转发结构的构建方法,通过求解MCDS来实现构建最小代价组播路由结构的目的,提出了组播路由时延定界的概念,并在该约束下构建MCDS。理论推导证明了该算法的正确性,与同类算法相比,较低的近似比证明了该算法的有效性,同时具有O(n)的时间复杂度和O(n)的消息复杂度,进一步证明了其高效性,具有适应于灵活多变的Ad hoc网络的优势。     

基于流媒体相关的视频安全组播协议(MSMP)研究

随着无线网络的快速发展和Internet中流媒体视频的巨大成功,无线网络中的视频服务有望在不久的将来得到大规模部署,无线网络上的实时流媒体传输技术已成为研究热点,而其中视频安全组播协议是一个关键问题。但是,由于无线网络中有限的带宽和有限的存储空间,外部的攻击与自适应机制带来的安全性问题在无线流媒体视频中是不可避免的。一个精心设计的密钥管理算法不仅可以明显地提高流媒体视频的性能,还能够保证可靠的数据嵌入以及实时视频应用提供安全支持。如何设计一个高效的密钥管理算法,是当前流媒体视频应用中一个备受关注的问题。针对无线视频应用,针对一个处于开放和不安全的网络环境中的自适应视频应用的密钥管理算法进行了研究,并进行了算法评价。