無線網(wǎng)狀網(wǎng)與協(xié)作中繼技術(編輯修改稿)
2025-09-19 03:20 本頁面
【文章內容簡介】 接口上使用多個信道的潛在能力。動態(tài)切換方法的主要問題在于如何決策何時切換信道，以及將接口切換到哪一個信道?！ ?3) 混合分配方式 混合信道分配方式[12]結合了固定分配和動態(tài)分配的特點。在這種方式下，一部分接口使用固定分配方式，其他接口使用動態(tài)分配方式。固定接口可以分配一個專門的控制信道，或者是一個數(shù)據(jù)/控制混合信道，而其余的接口可以動態(tài)地在信道間進行切換。3 WMN中的路由優(yōu)化 在多跳網(wǎng)絡中，由于相鄰無線鏈路間存在相互干擾，使得中繼節(jié)點的轉發(fā)過程將會抑制其鄰居節(jié)點的發(fā)送，所以，在WMN中，不同路徑的數(shù)據(jù)流間，同一路徑上相鄰鏈路間都存在某種程度的干擾，制約著WMN的網(wǎng)絡容量?！ ×硪环矫?，WMN的骨干網(wǎng)具有拓撲相對穩(wěn)定，無功耗約束，多跳中繼，業(yè)務流量匯聚于網(wǎng)關等特點，所以可以通過對路由的合理優(yōu)化，減小無線鏈路干擾，提高網(wǎng)絡容量?！ ?WMN中路由度量的選取 路由度量是路由選擇的基礎，傳統(tǒng)無線Ad hoc網(wǎng)絡中所普遍采用的跳數(shù)不能反映出多跳網(wǎng)絡中的干擾特性，對QoS支持力度很弱。所以WMN應該采用支持QoS的路由度量機制，根據(jù)無線鏈路狀態(tài)以及高層需求等信息，綜合評估鏈路度量值，并形成最優(yōu)路由，有效增加網(wǎng)絡可用帶寬和容量?！ o線信道通信質量依賴于背景噪聲、障礙物、信道衰減以及其他通信產(chǎn)生的干擾等。一般鏈路層協(xié)議在有數(shù)據(jù)幀發(fā)生丟失時，通常會進行重傳操作。根據(jù)此特點，De Couto等人提出了基于期望傳輸次數(shù)(ETX)的路由度量方法[13]，ETX定義為WMN網(wǎng)絡節(jié)點的MAC層在一條無線鏈路上成功交付一個數(shù)據(jù)幀所需傳輸次數(shù)的期望值?；贓TX的路由算法認為，降低幀重傳次數(shù)也就是增大了網(wǎng)絡的吞吐量。所以，這類路由算法選擇最優(yōu)路徑上所有鏈路的ETX的總和應為最小?！ oksal等人通過研究指出[14]，由于無線網(wǎng)絡信道狀態(tài)的時變性，ETX不能夠準確的度量無線信道質量。為了解決這個問題，Koksal等人在ETX的基礎上提出了修正EXT(mETX)方法作為路由度量參數(shù)[15]，在度量值中引入表示信道的相對較快變化特性的參數(shù)?！ ≡谧顑?yōu)路徑的選取過程中，還應采用跨層協(xié)作機制，綜合考慮高層與鏈路層對誤比特率的要求，例如傳輸控制協(xié)議(TCP)要求在某條鏈路上誤幀重傳次數(shù)不能超過給定門限值，若超過門限，將引起傳輸層重傳，觸發(fā)TCP慢啟動機制，造成網(wǎng)絡性能的降低。有效傳輸次數(shù)(ENT)[15]度量方法的引入較好地解決了這個問題。研究表明，在真實的WMN網(wǎng)絡中使用ENT路由方式，相對于ETX方式，平均丟幀率可以降低50%?！ ?WMN中負載均衡路由 負載均衡的主要動機是通過均衡網(wǎng)絡資源的使用，從而提高網(wǎng)絡容量和節(jié)點的吞吐率。在WMN網(wǎng)絡中，負載不均衡主要體現(xiàn)在網(wǎng)關節(jié)點、網(wǎng)絡中心部分以及瓶頸節(jié)點處?！ MN網(wǎng)絡中，大量流量將在網(wǎng)關節(jié)點匯聚，網(wǎng)關節(jié)點的處理能力將制約整個WMN網(wǎng)絡的容量。對于多網(wǎng)關節(jié)點的WMN網(wǎng)絡，要考慮如何在網(wǎng)關節(jié)點間分配流量，避免負載不均。特別的，當各個網(wǎng)關節(jié)點具有不同類型、不同帶寬的外部接入鏈路時，還需要綜合考慮到這些不同外部接入鏈路的傳輸能力對負載均衡分配方案的影響。 在網(wǎng)關節(jié)點間進行負載均衡通常采用的策略有：基于移動邊界的負載均衡(MBLB)、基于節(jié)點分割的負載均衡(PHLB)、基于概率分條的負載均衡(PSLB)。在MBLB和PHLB方法中，每個Mesh節(jié)點各自僅利用一個網(wǎng)關節(jié)點作為出網(wǎng)通道；而PSLB方法中，每個Mesh節(jié)點可以分別同時利用多個網(wǎng)關節(jié)點作為出網(wǎng)通道，這樣在理論上可以達到完全負載均衡?！ MN網(wǎng)絡中心區(qū)域的節(jié)點與其他節(jié)點相比，容易產(chǎn)生過載現(xiàn)象，原因是大部分采用“最短路徑”的路由算法會使的中部節(jié)點正好位于大多數(shù)“最短路徑”上。該問題的解決方案是通過路由的方式，將負載動態(tài)分布在較輕負載的節(jié)點上，避免對中心區(qū)域節(jié)點的過載。解決方案大都采用基于環(huán)狀路由的負載均衡方法[16]，其基本思想是：將整個WMN網(wǎng)絡區(qū)域劃分為多個同心環(huán)，每個節(jié)點都位于一個環(huán)中。從環(huán)i中的源節(jié)點到環(huán)j中的目的節(jié)點的流量盡可能的不傳遞到環(huán)i和環(huán)j外的節(jié)點上去。 現(xiàn)有的基于環(huán)的負載均衡算法有：外環(huán)優(yōu)先路由法(PORS)、內環(huán)優(yōu)先路由法(PIRS)、目的環(huán)優(yōu)先路由法(PDRS)、源環(huán)優(yōu)先路由法(PSRS)。其中PORS和PIRS分別將主要流量集中在外環(huán)或內環(huán)中，而PSRS和PDRS是前兩種方法的綜合，將流量分配在內外環(huán)中，進一步均勻了負載。從圖4中可以看出，相對于傳統(tǒng)的最短路徑算法，以上4種方法可以分散流量，有效減輕中心區(qū)域節(jié)點的負載?！ 〕艘陨戏治龅呢撦d均衡方法外，還有一些問題亟待研究，例如：負載均衡優(yōu)劣的度量、流量分配的穩(wěn)定性、流量的分割和負載均衡對路由的影響以及由于流量分割產(chǎn)生的亂序現(xiàn)象對TCP性能的影響、節(jié)點如何跨層感知負載情況并形成基于跨層協(xié)作的負載均衡算法等。4 結束語 WMN是一種特殊的Ad hoc網(wǎng)絡，具有分層的網(wǎng)絡結構，其傳輸骨干網(wǎng)具有多跳、拓撲穩(wěn)定、無供電約束等特性。同時作為寬帶無線接入網(wǎng)絡，WMN通過網(wǎng)關節(jié)點與其他類型的網(wǎng)絡實現(xiàn)互聯(lián)，業(yè)務流量相對匯聚。如何針對WMN的特點，提高網(wǎng)絡的通信性能仍然是目前研究的熱點問題，而增加WMN的網(wǎng)絡容量是其中關鍵而又基礎的問題。除此之外，尚有一些關鍵技術問題有待進一步解決，如WMN的QoS保障、分布式網(wǎng)絡管理、
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