基于跨层负载感知的无线Mesh网络拥塞控制算法研究

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近年来,无线Mesh网络(Wireless Mesh Network,WMN)在无线通信领域备受瞩目,它是一种多跳无中心结构的不需要固定网络基础设施的网络,具有自配置、自组织、自管理、自愈、高容量、高速率、高可靠性、组网灵活、成本低廉等优点。在WMN中,由于大部分的WMN业务都汇聚于Mesh路由器/网关,使得这些节点比其他节点承载更多的传输业务,这样很容易因节点的处理能力有限而形成网络瓶颈,进而造成网络拥塞。因此,拥塞控制已成为WMN的研究热点问题,对改善其网络性能有着极其重要的作用。由于WMN固有的一些特性,目前出现的许多拥塞控制方案并不完全适用于WMN,还有很多问题亟待解决。因此,本文主要对WMN拥塞控制问题进行研究,提出了一些解决方案。   本文首先对无线Mesh网络进行了概述,分别介绍了无线Mesh网络的概念、结构、特点等。接着,分析了网路拥塞产生的原因,并通过分析现有网络的拥塞控制算法及其应用于WMN的有效性和局限性,结合WMN的特殊性,总结出了WMN的拥塞控制技术设计的问题和难点。最后作者在已有的网络拥塞控制算法基础上,提出了一种全新的基于跨层负载感知的逐跳拥塞控制算法(CACL)。   CACL算法采用逐跳的拥塞控制机制,它通过在适当的时机检测本地拥塞状况,然后向上游节点反馈本节点的拥塞状况信息,上游节点接收到反馈来的拥塞信息后自适应地对自身的丢弃概率标志做出适当的调整,进而调整了自身的传输速率;同时还对下一跳节点的拥塞极限阀值进行适当地调整,使得缓存空间能够得到更快地清空,这样就可以通过对通信路径上的上游节点和下一跳节点同时做出信息反馈并相应的做出适当的拥塞调节,进而缓解网络拥塞,实现对网络性能的优化。为了确保数据传输的可靠性,CACL算法在逐跳的可靠性保证机制基础上还综合了一种端到端的选择确认机制。仿真结果表明:该算法有效地解决了无线Mesh网络中的拥塞问题,提高了分组投递率和网络吞吐量,并减少了分组的端到端延迟,实现了网络性能的优化。
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