多網(wǎng)關(guān)無線Mesh網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡策略研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展以及各種web應(yīng)用的廣泛流行，人們已經(jīng)習(xí)慣了從互聯(lián)網(wǎng)獲取信息，并且希望無時不刻、無處不在的享受互聯(lián)網(wǎng)帶來的便利。在諸多接入方案中，較為普遍的解決方案是基于電信運營商的蜂窩式網(wǎng)絡(luò)，其中包括基于2G網(wǎng)絡(luò)的GPRS數(shù)據(jù)通信方案和基于3G網(wǎng)絡(luò)中WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等標(biāo)準(zhǔn)的各種數(shù)據(jù)通信方案，它們都屬于架構(gòu)式的無線網(wǎng)絡(luò)。
　　 雖然基礎(chǔ)架構(gòu)式的無線網(wǎng)絡(luò)接入方案性能穩(wěn)定，但其較高的使用費用限制了它的普

2、及。其成本較高的原因有：1.每一個無線基站都需要配備有線連接；2.基站設(shè)備本身成本高昂；3.其使用的無線頻段需要價錢不菲的無線牌照。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)因其造價低廉，信號覆蓋范圍廣，配置靈活等優(yōu)點受到了廣泛的關(guān)注。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中基站與基站之間通過無線鏈路形成多跳網(wǎng)絡(luò)，從而降低了每個基站都需要部署有線網(wǎng)絡(luò)的高昂成本，并通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。但是由于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的分布式、多跳性等特點，導(dǎo)致傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中工

3、作效率較低，且由于分布式系統(tǒng)中的不對稱性等特征，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中容易產(chǎn)生負(fù)載不均衡現(xiàn)象。本文旨在分析無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載均衡問題，并從協(xié)議設(shè)計的角度解決無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載不均衡問題。
　　 首先，本文針對無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)與協(xié)議設(shè)計等方面，對無線Mesh網(wǎng)絡(luò)做了一個簡要的介紹，并列舉了無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的一些應(yīng)用場景，如戰(zhàn)場環(huán)境或社區(qū)環(huán)境。本文對傳統(tǒng)協(xié)議棧中的各層協(xié)議在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中的工作情況、跨層設(shè)計方法、網(wǎng)絡(luò)容

4、量等進(jìn)行了分析，并指出了在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中各協(xié)議層的研究現(xiàn)狀和存在問題。
　　 然后，針對多網(wǎng)關(guān)無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)負(fù)載不均衡問題，首先分析了不均衡的成因，并針對于IEEE802.11s標(biāo)準(zhǔn)描述的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)，闡述了其網(wǎng)關(guān)選擇的流程，和網(wǎng)關(guān)選擇中存在的問題。而后針對802.11s標(biāo)準(zhǔn)中固有網(wǎng)關(guān)通告協(xié)議，提出了一個負(fù)載均衡的負(fù)載均衡網(wǎng)關(guān)選擇策略。該策略屬于“概率選擇式網(wǎng)關(guān)負(fù)載均衡”與“分區(qū)式網(wǎng)關(guān)負(fù)載均衡”的結(jié)合，靈活并且

5、具有可擴(kuò)展性。本文基于NS2仿真平臺，對該方案進(jìn)行了仿真驗證，結(jié)果顯示該方法對網(wǎng)關(guān)負(fù)載均衡性、網(wǎng)絡(luò)整體吞吐量等都有明顯改善。
　　 最后，本文針對無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中央的負(fù)載不均衡問題，提出了一個跨層協(xié)作的解決方案。首先分析了802.11媒體訪問控制層CSMA/CA協(xié)議的工作流程，并通過實驗的方式，得到了網(wǎng)絡(luò)中的RTS(Request to Send，RTS)幀重傳率與節(jié)點擁塞程度之間的關(guān)系。而后本文提出一種基于HWMP路由協(xié)議的