无线ad hoc网络中的带宽预留保证机制研究

近几年IEEE 802.11无线网络得到了迅速的发展,并已经被广泛地应用在人们的工作和生活中.本文应用跨层设计的思想,提出了一种结合网络层和MAC层的跨层带宽预留保证机制--邻居预留(NR,Neighborhood Reservation),以减轻ad hoc网络中由于邻居节点在MAC层的信道竞争,对带宽预留产生的影响.     

基于跨层的自适应预留带宽和多重QoS保证的EDCA流接纳控制

提出了基于跨层的自适应带宽预留和多重QoS保证的802.11eEDCA分布式流接纳控制。首先自适应分配各站点OFDM子载波比特以最大化信道容量,并将比特率跨层传送到MAC层。基于此,提出了基于分布式测量的动态带宽预留机制,使预留带宽自适应各用户信道特点和业务特征;提出了半模式化的中心控制的剩余因子估计方法,从而克服了直接测量的不准确性和分布式估计的局部性,并降低了计算复杂度;提出了基于协议模型的带宽和碰撞率双重接纳标准,使多重QoS参数同时得到保证。通过这些措施得到自上至下的自适应接纳控制。仿真表明,提出的接纳控制机制能较大地提高资源利用率,更好地保证业务质量。     

一种新的Ad Hoc网络QoS源路由框架

该框架采用模块化思想进行设计,由可用带宽计算、接入控制、资源预留、速率控制、拥塞控制等功能模块组成。框架以带宽作为QoS的基本准标,以源路由的方式进行路由查找和数据包投递。框架通过MAC层信道监听与路由层广播相结合的方式对可用带宽进行计算。在路由建立过程中对路径进行筛选,对符合实时流QoS要求的路径进行资源预留。对流量采用速率控制和拥塞控制,避免节点移动性对QoS造成影响。该框架具有可扩展性。仿真实验表明,该框架的QoS保障机制行之有效。     

无线网络中实时业务的信道预留

随着无线数据服务的流行和多媒体应用需求的增长,需要无线网络能够为不同种类的业务提供有区别的服务质量(QoS),因此如何在无线网络中提供有区分和有保证的服务质量,成为一个非常重要的问题。论文提出了一种在IEEE802.11无线网络中为实时业务提供服务质量保证的有效方法,即通过修改介质访问控制(MAC)层的分布式协调功能(DCF),为实时数据预留信道。当一个节点竞争到信道后,可以连续向同一个目标节点发送多个实时数据帧,称作传送突发(TB,TransmissionBurst),即在一个TB中第一个数据帧将为实时业务预留信道,直到这个TB结束,这样实时业务将比其他业务占有更多的信道资源。仿真结果表明,该方法能够明显改进实时业务的吞吐率和延迟性能,提高无线网络的信道利用率,而且,对DCF的修改没有增加任何控制开销。     

无线局域网下PCF结点切换时的资源预留方案

在无线局域网（WLAN）环境中,对VoIP等实时应用结点在漫游切换时,提前在邻居AP小区进行带宽资源预留是保障其获得持续、一致OoS的主要措施．但是目前的资源预留方法要么计算复杂,不符合WLAN的实际情况;要么效率低下,不能很好地为切换结点提供资源保证．在结合已有的预留算法的基础上,根据WLAN本身的特点,提出了一种PCF结点资源预留方法,使VoIP结点采用PCFAP轮询信道访问方式,通过VoIP结点漫游时发现邻居AP的存在,提前向邻居AP发出资源预留请求,同时邻居AP根据网络状况动态调整预留资源大小．仿真实验结果表明,在不浪费无线带宽资源的条件下,提出的方法相对于其他预留方案能够获得更低的切换连接掉线率．     

Ad hoc网络多径带内信令系统的研究与实现

无线Ad hoc网络中带宽资源有限，研究如何给用户提供QoS保证很有意义。以带内信令系统INSIGNIA和多径源路由MSR为基础，提出了一种适合于Ad hoc网络的QoS保证机制，即M—INSIGNIA，并且用NS(Network Simulation)网络仿真软件设计实现了针对此机制的一个仿真实验，通过大量的实验证明M—INSIGNIA对QoS支持更有效。     

基于CDMA-over-TDMA的多路带宽预留算法

讨论了在进行有QoS保证的路由选择的研究中所遇到的一些问题,并提出了一种新的带宽预留的路由选择算法MBR。MBR算法把路由选择分为两个阶段：路由发现和带宽预留。在路由发现阶段,算法首先寻找多条到达目的节点的路径,然后在带宽预留阶段,对寻找到的路径进行带宽预留,最后由目的节点决定使用哪些路径进行传输。由于MBR算法是采用同时寻找多条路径来进行带宽预留,因此它与其它带宽预留算法相比,具有更高的成功率。     

采用渐进式预留机制的Ad Hoc网络MAC协议

实时业务传输的服务质量(QoS)保障问题一直是限制Ad Hoc网络发展的瓶颈.在分布式网络环境下,分组冲突十分普遍,节点很难在限定的时间内成功接入信道.现有很多算法(如FPRP)虽能很好的消除冲突,却需要非常多的控制分组,同样造成过高的接入时延.在研究动态时隙分配类MAC协议的基础上,设计了一种采用渐进式预留机制的MAC协议,协议通过分级预留、协同竞争和空闲时隙的时隙重构来达到分组冲突的充分化解,信道资源的高效利用,以及不同优先级业务的有效接入.仿真表明,与现有时隙类协议相比,新协议可以显著减少分组冲突,提高信道利用率,实现较低的分组接入延迟,并且能够较好的支持数据报业务.     

Ad Hoc网络中分散链路状态多路QoS路由选择

为解决移动Ad Hoc网络中QoS路径公共链路造成的带宽预留冲突,提出了一种分散链路状态多路QoS路由选择,它动态地收集源地址到目的地的分散链路状态信息,找出节点不相交的路径,根据LBHBF策略选择合适路径使延迟和总带宽满足QoS要求,并预留相应路径带宽。模拟结果显示,该方法提高了调用成功率,减少了网络费用。     

一种用于移动自组控制网络的QoS路由

为更好地将移动自组网络用于网络控制系统（NCS）,结合NCS的网络特性,提出了一种基于链路信号质量的QoS路由算法。主要QoS机制包括根据接收信号强度选择较稳定的路由;用Hello报文广播节点的预留带宽;中间节点为所有受影响的数据流修复路由、目的节点向源节点广播路由修复报文进行路由修复。NS2仿真表明当节点移动性强时,该QoS路由算法可有效减少网络的平均端到端时延和丢包率,提高控制系统稳定性。     

Provisioning QoS guarantee by multipath routing and reservation in Ad hoc networks

In this paper, a QoS multipath source routing protocol (QoS-MSR) is proposed for ad hoc networks. It can collect QoS information through route discovery mechanism of multipath source routing (MSR) and establish QoS route with reserved bandwidth. In order to reserve bandwidth efficiently, a bandwidth reservation approach called the multipath bandwidth splitting reservation (MBSR) is presented, under which the overall bandwidth request is split into several smaller bandwidth requests among multiple paths. In simulations, the anthors introduce Insignia, an in-bind signaling system that supports QoS in ad hoc networks, and extend it to multipath Insignia (M-Insignia) with QoS-MSR and MBSR. The results show that QoS-MSR routing protocol with the MBSR algorithm can improve the call admission ratio of QoS traffic, the packet delivery ratio, and the end-to-end delay of both best-effort traffic and QoS traffic. Therefore, QoS-MSR with MBSR is an efficient mechanism that supports QoS for ad hoc networks.     

支持多媒体业务的新型无线多跳网络MAC协议*

提出了一种单信道无线多跳网络同步媒体接入控制协议—M-TDMA。基于信道预约,协议采用分类调度机制以满足多媒体业务中各类业务的服务质量需求。协议采用信道使用列表（CUL）、预约控制时隙、划分竞争期和非竞争期等措施维护预约信道,降低分组冲突率,提高信道使用率。分析结果表明,协议在保证分组传输可靠性的同时,传输时延较低,能够较好地支持多媒体业务的服务质量需求。     

Reservation arbitrated access — a bandwidth on demand protocol for multiplexing variable bit rate isochronous traffic over dual bus metropolitan area networks

With the advent of multimedia communication services, transport of real-time traffic over metropolitan area networks (MANs) is becoming an important problem. We present a novel reservation arbitrated (RA) access protocol for multiplexing variable bit rate isochronous (VBRI) traffic such as packet voice and video over dual bus MANs in general and IEEE 802.6 MANs in particular. In combination with a cyclic release mechanism, RA access allows variable bit rate traffic sources (VBRSs) to capture and reserve some isochronous channels on a bandwidth on demand basis in a round robin fashion. For a reasonable bus length suitable for metropolitan coverage, it is possible to select operation parameters which enable contention free access in the reservation process. Bandwidth utilization can be further improved by employing a movable boundary option to efficiently integrate VBRI traffic with other traffic. System performances including packet loss ratio, packet delay, delay jitter, probability distribution of consecutive packet loss and channel utilization are analyzed by both theoretical computations and computer simulations for voice, video conference and motion video traffic. Results indicate that the protocol is fair and provides a nearly isochronous transport service while ensuring efficient bandwidth utilization, yielding substantial capacity improvements over pre-arbitrated (PA) access. Compared to queue-arbitrated (QA) access, RA access not only provides variable bit rate isochronous channels but also allows VBRSs to adapt to the reserved bandwidth during network congestion so that performance degradation can be minimized. RA access complements existing PA and QA access methods in 802.6 MANs to provide a complete traffic transport solution for all types of BISDN services.     

一种面向效益均衡的网格资源预留机制

网格环境中的资源预留机制为跨站点的协同资源分配提供可靠的服务质量保证.针对传统预留机制存在本地任务QoS难以得到保障的缺陷,提出一种基于效益均衡的预留机制.该机制通过比较资源顸留收益与预留对本地任务执行所造成的负面影响来确定资源预留数量,以期取得网格任务QoS保障和本地任务QoS保障的效益均衡.模拟实验采用真实系统负载在较大规模的计算网格系统中检验了该机制的性能表现,实验结果显示,基于效益均衡的预留机制能有效提高资源利用率,同时能显著降低任务的资源费用情况.     

定向天线卫星网络空间重用的带宽预留算法

基于无线网络中设计提供服务质量(quality of service,QoS)的路由协议是一项具有挑战性的工作,提出无线卫星网络中基于定向天线的服务质量保证的空间重用的带宽预留算法。卫星网络中许多音/视频会议、远程教育等重要应用,需要服务质量保证。无线网络中的定向天线技术提供了显著增加空间重用性的能力,提高无线网络中的数据传输效率。研究使用定向天线的无线卫星网络中基于时分多址的带宽预留算法,该算法给不同方向的地面终端分配相同时隙来提高带宽资源的空间重用性,提高通信效率。通过模拟实验分析研究证明,该算法在服务质量调用成功率、吞吐量和延迟方面有比较好的性能。     

宽带卫星网络中基于跨层设计的带宽分配研究

传统的带宽分配策略按照分层结构进行设计,集中在链路层解决问题,没有考虑动态变化的信道状态和所承载的数据流的QoS性能。基于跨层设计的思想,针对支持话音业务和Internet数据业务的卫星网络提出了一种基于跨层设计的带宽分配算法。该策略将应用层的业务特性和数据链路层的带宽分配策略以及物理层的信道状态进行跨层优化。主控站通过建立代价函数的方法将所有相关参数综合考虑,利用动态规划算法得到了最佳的带宽分配方案。数值结果表明：跨层设计方式可以适应变化的信道状态,并且同传统带宽分配算法比较,提高了Internet数据的有效吞吐量并且保持了话音业务的QoS要求。     

RSVP协议在移动IPv6网络中的扩展性研究

针对无线移动通信的特点,提出了一种在移动IPv6网络中保障用户通信服务质量的资源预留新方案Fast RSVP.该方案采用跨层设计的思想,将两个不同层次的模块:移动IPv6模块和RSVP模块结合起来,通过在两个模块之间增加一些原语使得二者配合工作以保证移动用户的通信业务质量.Fast RSVP方案引入了邻居隧道提前资源预留、优化路径资源预留、切换预留、路径融合等一系列新机制.仿真实验结果表明,与其他移动环境中的RSVP扩展方案相比,该Fast RSVP方案在支持无线移动通信方面具有如下优势:(1)能够实现移动节点带有服务质量保证的快速切换;(2)能够避免移动IP切换过程中三角路由和重复预留造成的资源浪费;(3)能够区分不同类型的切换预留请求,在保证网络整体性能的前提下显著降低因为切换而导致的服务中断率.