802.11s无线mesh网络研究进展与挑战

无线mesh网络是从移动Ad hoc网络中分离出来的新型宽带无线多跳网络架构,能够灵活地提高网络覆盖率和增加网络容量,适合作为宽带无线接入骨干网。IEEE成立的802.11s任务组负责802.11 ESS架构的mesh扩展,由于许多关键技术的研究尚未成熟,严重影响了802.11s标准的制定进度。为便于了解802.11s标准,全面地论述802.11s涉及的关键技术,并且从网络性能的角度指出802.11s mesh的不足以及面临的挑战。     

基于HWMP协议的路径选择判据研究

HWMP (hybrid wireless mesh protocol)协议中的路径选择判据仅注重考虑链路中节点所占信道的资源量,而没有综合考虑其它节点的干扰.针对该问题,结合802.11s MAC层的特点,通过提取MAC层中的网络分配矢量(networkallocation vector,NAV)参数,在基于空中传播时间链路判据(airtime link metric,ALM)的基础上,提出了一种新的路径选择判据E-ALM(enhanced-airtime link metric).仿真实验结果表明:新的路径选择判据有助于提高网络吞吐量、降低时延和丢包率,并在一定程度上避免了网络拥塞.该判据对基于802.11s的无线网状网路径选择进行了优化,从而提高了网络的整体性能.     

无线传感mesh网络的分段地址分配策略及其路由

无线传感器网络中的设备具有能量、缓存空间、通信和计算能力受限的特点。因此,无线传感器网络路由算法需要具备低存储开销、低计算复杂度、无路由发现等特征。HiLow是一种分层路由协议,它完全符合上述特点,且比IEEE 802.15.5具有更好的路由特性。但HiLow存在一些不足,如地址利用率低、仅适用于小规模网络等,无法应用于如环境监测、动物保护等具有较多节点数量和较大网络规模的应用场景。提出了一种两段地址分配策略TFA,它将16位地址分成两段,前段地址用于全功能设备的地址分配,后段地址用于精简功能设备的地址分配。理论分析和数值仿真显示, 相比于HiLow,TFA具有更大的地址利用率和路由树最大深度,能够适用于更大规模的无线传感网络。分析了TFA的mesh路由优化特性,提出了基于TFA的mesh路由算法。仿真结果表明,基于TFA的mesh路由在存储空间使用和能耗等方面都优于IEEE 802.15.5。     

基于认知的多信道无线mesh网络路由协议研究

在多信道无线mesh网络中,路由选择与频谱可用性之间的相互依赖性很强,这就要求设计路由协议时要充分考虑信道的选择。传统的路由协议不能很好地适用于多信道无线mesh网络,因此提出了一种基于认知无线电的无线mesh网络路由协议,其中每个节点配置两个网络接口,路由选择与信道选择同时进行,通过冲突避免的设计,充分利用了多信道的优势。仿真结果表明,相对于传统路由协议,提出的路由协议能大大提高网络的吞吐量。     

无线mesh网络路由协议的研究

无线mesh网络是一种新型的无线宽带接人、多跳网络,它融合了无线局域网和移动Ad hoc网络的优点.根据无线mesh网络的结构特点,讨论和比较了无线mesh网络中各种路由协议的由来及其各自的特点,对现有的路由协议进行了分析和概括,指出了每种路由协议各自所具有的优缺点,最后讨论了无线mesh网络路由协议的一些应用以及未来的研究方向.     

基于流量预测的无线mesh网络负载均衡路由协议

提出了一种基于神经网络预测模型的无线mesh网络负载均衡协议NNP-L2MPM。协议根据网络中泛洪的HELLO包计算路径质量,从而选择出到达目的节点的最优下一跳,并以MAC层接口队列长度作为流量负载的衡量依据,然后利用RBF神经网络预测模型对mesh网路中的节点流量负载进行预测,根据预测的下一时刻的流量负载优化路径质量,提前实现路由更新,避免中间节点发生拥塞,进而提高网络性能。仿真结果表明:与原有路由协议相比,所提协议在数据包投递率上提高了约9%,平均端到端延时降低了约16%。     

基于DSDV的无线Mesh网络跨层路由设计

在DSDV协议的基础上,提出一种跨层路由设计的方法,选择一条具有合理长度和最小重传概率的路由进行测试。该链路质量机制可应用到基于IEEE802.11x的无线Mesh网络中,无须对现有的MAC层进行修改,即可作为一个单独模块加入到现有协议。在多跳网络中使用该跨层方案进行路由选择,能节省系统开销,优化系统的整体性能。     

无线mesh传感器网络跨层路由算法

针对无线mesh传感器网络的需求,提出一种综合量度的跨层路由协议H工.S。算法H工S利用底层的链路质 量信息、MAC层时隙分配信息,结合跳数对备选路径做出综合判断,避开质量较差的链路和负载较重的节点。路由发 现过程中在中间节点设置链路质量和节点负载阂值,并根据相关信息进行延时转发操作,以减少不必要的路由开销。 在路由维护阶段使用主动和被动相结合的方式全面检测路由路径。NS2的仿真结果表明,HLS协议在吞吐量、端到 端时延以及网络生存时间上有更好的表现。     

一种基于稳定性的无线mesh网络路由协议

无线网状网络(mesh)以其高速率高容量,易于部署的特点受到学术界和产业界的格外关注,其路由协议是研究重点与难点之一.本文分析了无线mesh网络路由协议的设计特点,在经典移动ad-hoc路由协议AODV的基础上提出了一种基于稳定性的无线mesh网络的路由协议并在ns2上给予仿真了实现,仿真结果表明该协议在所需性能上优于AODV,更适合无线mesh网络.     

基于开源路由技术的低功耗无线路由器研究

移动终端通过基于IEEE 802.11协议的Wi-Fi无线通信技术与互联网相连。本文深入研究了IEEE802.11协议,利用开源路由技术对无线路由器刷入第三方开源固件Open-WRT,并对该固件进行相应的协议修改来降低Wi-Fi功耗,并且将降低功耗后的无线路由器应用于具体的智慧旅游项目。     

基于混合无线网状网协议的改进算法研究*

HWMP提供了两种路由模式,分别是以树状路由(TBR)为基础的先应路由模式和以AODV为基础的按需路由模式.然而这个协议存在着许多问题,如可扩展性较差、效率较低、根是网络故障点,当网络业务繁重时,数据包的碰撞和丢失增加.提出一种混合无线网状网协议的改进算法来解决以上问题.在Mesh网络内部.改进后的协议能够使源节点快速...     

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。     

基于WMN的链路质量测量方案与路由尺度性能研究

无线网格网（WMN）骨干网的静态特性与Ad Hoc的动态特性完全不同，所以把Ad Hoc路由协议移植到WMN上并不适用。因而出现了为类似的静态无线网络开发的多波链路质量源路由协议MR LQSR。该协议是链路质量源路由协议（LQSR）协议与累积权期望传输时间（WCETT）的结合。WCETT作为链路质量尺度，必须能够精确反映真实的链路质量。为了尽可能在系统容量损耗和链路质量衡量方式的精确性间做一个折中，将更精确的链路质量测量技术EAR引用到ETT的计算中，以此来提高WCETT参数的准确性并提高MR LQSR的性能。最后的仿真结果表明，该方案在降低系统容量损耗的同时，对链路质量测量的精确性有一定的提高。     

基于多准则的无线网状网路由判据

通过对无线网状网几种现有路由判据的分析比较,提出了一种基于多准则的路由判据LB-WCETT,它综合考虑了链路质量、信道多样性以及信道负载等因素。仿真结果表明,该判据能使无线网状网性能得到较大的提高。     

一种无线局域网漫游接入认证

在无线mesh网络中,用户对快速漫游切换需求愈发突出,但现有的IEEE802.1s WLan Mesh认证协议并未对此进行定义,且初始接入认证过程中,信息交换次数较多,时延较高。在现有协议基础上提出了采用基于签名的身份认证方式,将认证转移到用户和路由节点之间,并且将用户向服务器注册与用户对路由节点认证过程并发执行,减少了认证的时延。分析结果表明,接入认证方式总体性能优于现有网络标准。     

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.     

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.     

The WICKPro protocol with the Packet Delivery Ratio metric

Wireless mesh networks (WMNs) with chain topologies are very useful in road and railroad transportation or in tunnel and mine applications. The proposed protocols for WMNs usually support best-effort traffic or some kind of Quality of Service (QoS). However, some applications such as remote-controlled machines in industrial control networks have hard real-time (HRT) requirements, i.e., strict deadlines. For this reason, this paper incorporates the Packet Delivery Ratio (PDR) metric into the WICKPro (WIreless Chain networK Protocol) protocol, a HRT protocol for WMNs with chain topologies which uses a token-passing approach. WICKPro is a Medium Access Control (MAC) protocol based on the ideas of the Timed-token protocol and the cyclic executive. The incorporation of the PDR metric lets calculate the needed time to be reserved where packet retransmissions can be accommodated while satisfying HRT traffic constraints. Moreover, the feasibility of using the PDR metric in a token-passing protocol is shown. Since WICKPro has been designed to work on top of IEEE 802.11, we made a testbed using commercial 802.11 wireless cards and compared the WICKPro’s performance with the 802.11 protocol and three specific protocols for WMNs with chain topologies.     

Evaluating transport protocol performance over a wireless mesh backbone

IEEE 802.11n wireless physical layer technology increases the deployment of high throughput wireless indoor mesh backbones for ubiquitous Internet connectivity at the urban and metropolitan areas. Most of the network traffic flows in today’s Internet use ‘Transmission Control Protocol’ (TCP) as the transport layer protocol. There has been extensive works that deal with TCP issues over wireless mesh networks as well as noisy wireless channels. Further, IEEE 802.11n is well known for its susceptibility to increased channel losses during high data rate communication. This paper investigates the dynamics of an end-to-end transport layer protocol like TCP in the presence of burst and correlated losses during IEEE 802.11n high data rate communication, while maintaining fairness among all the end-to-end flows. For this purpose, we evaluate four TCP variants-Loss Tolerant TCP (LT-TCP), Network Coded TCP (TCP/NC), TCP-Horizon and Wireless Control Protocol (WCP), where the first two protocols are known to perform very well in extreme lossy networks, and the last two are specifically designed for mesh networks. Our evaluation shows that WCP performs better in a IEEE 802.11n supported mesh networks compared to other three variants. However, WCP also results in negative impact at high data rates, where end-to-end goodput drops with the increase in physical data rate. The analysis of the results reveals that explicit loss notifications and flow balancing are not sufficient to improve transport protocol performance in an IEEE 802.11n supported mesh backbone, rather a specific mechanism is required to synchronize the transport queue management with lower layer scheduling that depends on IEEE 802.11n features, like channel bonding and frame aggregation. The findings of this paper give the direction to design a new transport protocol that can utilize the full capacity of IEEE 802.11n mesh backbone.