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1、第1章 绪论1.1 研究背景 无线通信是经过电磁波在空间传播而不是借助传统的有线传输媒介，来实现信息传递的通信方式。由于无线通信的可支持的通信终端的移动性，因此它能够在有线通信不能实现的地理条件的地方仍能正常使用。无线收发设备成本低、体积小的优点，因此它被发现到目前为止已经有了很大的发展。无线通信系统可以分为基础设施网络和基础设施网络两种网络结构。在我们生活中日常见到的例如无线局域网（WLAN， Wireless Local Area Networks）和蜂窝移动通信系统，以及近些年流行的无线个域网以及蓝牙技术等，这些通信技术实现需要提前建立一个良好的基础设施的支持，属于基础设施网络体系结构。
2、在许多无线通信技术的不断发展的同时，无线网状网络作为一种新的无线网络技术正在成为关注的焦点之一。无线Mesh网络又称为多跳无线网络，根据IEEE802.11标准，如802.16，802.20和3 G移动通信技术，结合成一个多跳无线网络链接包含。无线网状网络是一种很有前途的宽带无线接入技术，它不光能增大无线系统的覆盖范围，还能够提高无线系统的带宽容量和通信的可靠性。无线网状网络与传统无线网络有很大的区别，它不但作为新式的宽带无线网络结构，还是一种高速率、大容量的分布式网络。无线网状网络是因特网的无线版本，能够将它看成是移动自组织网络(Adhoc)和无线局域网(WLAN)的融合，并发挥了二者的优势
3、。1.2 研究目的及其意义在传统的无线局域网，每个客户端通过一个接入点（AP）的无线链路连接到接入网络，用户必须首先访问可以互相沟通的固定接入点之间，网络结构被称为单跳网络，任何无线设备在无线网状网络中每一个节点能够发送和接收信号，这些节点可以与一个或多个平等节点直接通信，这种方法也是跳更多的访问。这样，传统的WLAN已经可怜的低可伸缩性和健壮性的解决问题。无线网格技术的出现，代表着无线技术和大跨度，在家庭、企业、公共场所等在许多领域有着非常广阔的应用前景。然而，随着应用的一种新型网络，无线网状网络想要成功的实现无线网状网络产品，最终形成一个实用、高效的网络，仍有相当多的关键技术需要我们来解决
4、它。根据通信网络分层的思想，似乎目前每一层的关键技术问题是：天线的物理层技术，因为每个节点需要和多个节点向四面八方沟通，如果您使用简单的全向天线，覆盖的范围是十分有限的，而且也会带来一些干扰，从而使频谱利用率下降，并且降低降低网络能力。因此我们需要开发适合无线网状网络的特点，新天线技术；动态带宽分配管理技术的宽带无线接入设备的MAC层频谱资源往往是有限的，因此必须充分利用信道资源，当前研究的人们关注如何提高系统容量、吞吐量等。确保网络能够有效地正确的操作是一个高质有效的路由协议的关键。传统互联网的路由协议主要是固定有线网络发达，他们不适合无线网状网络。移动自组织网络(特定的)路由协议的研究，虽
5、然取得了一定的成就。无线网状网络是遗传的移动自组织网络的优点，无线网状网络和传统移动自组织网络的节点移动性，商业模式是不同的，因此，以往开发的一些移动自组织网络的路由协议是不能直接应用于无线网状网络的。在理论和实践中，通过路由协议适用于无线Mesh网络特性的研究和发展尤为重要。1.3 国内外研究现状尽管国内外学术界针对无线Mesh网络的路由协议进行过长期较多的讨论研究，但截至目前，对无线网状网络和移动自组织网络路由协议还没有提出正式标准。然而，根据目前国内外一些无线网状网络路由协议研究过程的分析可以发现，大多数无线网状网络的路由协议采用同样的模式的研究过程，也就是说，首先，分析更成熟更经典路由
6、协议在移动自组织网络，然后结合无线网状网络本身的特点来选择改进的协议的一个角。最后，我们得到了无线网状网络的路由协议。路由判据的路由策略是无线网状网络路由协议的研究和开发，是一个高性能的基础的路由协议。因此我们在设计无线路由协议时，要考虑下面的几个因素：(l)路由的健壮性。对于任何网络路径测量不确定性的表现不好，变化往往会导致大量的路由更新，和路由协议在路由更新频繁的情况下不能形成一个一致的，并可能损害正常的网络操作。捕获的路径路由策略类型是确定的路径度量的鲁棒性的主要因素，这取决于知觉负载和特定类型的拓扑结构。(2)确保拥有最好性能的路径的权重最小。设计路由判据可以捕获一些参数影响网络路由的
7、性能，确保无线网状网络是有效利用资源，这些参数主要是链接能力，路径的长度，干扰，和丢包率等。(3)确保无路由环路。判断路由中是否会存在路由环路可以经过保序性。(4)能够找到有效的算法用来计算出最小代价的路径。是否会有一个路由环是由保序顺序确定，和路由度量的有效算法必须具备的条件。对网络的路由协议算法国内外的研究主要有以下几点：基于跳数协议的路由协议的路由算法：跳算法广泛应用于当前的路由协议（如DSR，AODV，基于DSDV，TORA），它具有保序性可以避免路由环路的现象。JoshBroch等人在非常类似的模拟环境中，模拟和对比了DSDV，AODv、DSR和TORA四种路由协议的性能。他们的结论
8、是，停顿的时间较长，DSDV协议传输的所有数据包，但与移动节点增加DSDV协议融合率越来越糟。而且DSDV协议的操作具备一定的可预测性。第四种路由协议是最糟糕的，该协议的性能处理越来越多的数据来源和产生许多路由控制包，所以网络不能够适应并导致数据包丢失很多。DSR协议的各种移动操作速度很好，数据包交付率通常在95%以上，因为DSR协议使用源路由，所以DSR协议增加数据包的长度。在各种情况下，AODV和DSR相比，该协议大大降低了数据包的的字节数，同时可以达到一样的效果。但比DSR协议AODV协议派遣更多的路由控制包，虽然减少了数据包的数据的字节数。DSR和AODV在一个不同的网络负载、网络规模
9、以及节点移动环境之中，对于这两种类型的按需路由协议AODV和DSR性能进行了研究，研究结果表示，DSR协议和AODV协议虽然具有按需路由协议的特点，但由于使用不同的协议机制，以便对DSR协议和AODV协议的性能明显不同。尽管DSR协议和AODV协议是按需路由协议，但它们有不一样的路由机制。DSR协议不依赖于任何时间和周期活动，它是使用源路由和路由缓存机制。AODV协议和AODV协议可以使用路由表生成机制来防止路由环路。少的节点总数、低负荷和速度条件下的小，网络节点的吞吐量和平均端到端延迟DSR协议AODV协议的性能优越：相反，负荷较高，但在DSR协议的大型移动速度的情况下，AODV协议的性能较
10、低。一般情况下，相对于AODV协议来说，DSR协议路由的开销是比较低的。Hai-lin张在AODV协议的基础之上提出改进AODV路由算法的想法，他建议在新的路由算法里使用跨层路由层操作，取代使用定期发送你好消息包，每次路由层发送控制数据包或数据消息，最新的序列号信息节点将消息放置在MAC层，连同所有的MAC层采用EE802.11协议，并根据协议：Address4 MAC层数据帧头字段(字段是用于存储BSSID)空闲时这一领域的网络并不是基于无用，因此我们可用MAC层Address4这头字段数据帧位置节点的序列号价值。有一个节点的MAC层接到相邻节点发送数据帧时，该节点收到的数据帧头中提取您的邻
11、居节点的MAC地址和最新的序列号值，然后上传到路由层来更新路由表条目。当源节点发送数据包到目标节点，如果找不到可用的路由在路由表条目，源节点的邻居节点广播路由请求包，相邻的节点接到路由请求包后确认他是目标节点或有路由到目标节点，不是继续广播路由请求，直到找到一个消息到目标节点的路由节点或找到目标节点本身。但是如果经常在这个步骤中，将加剧网状网络的负担。任后之等提出的路由协议改进CLAODV和腋下。CLAODV协议通过MAC层数据帧接收(单播/广播)来更新路由表的信息表，而不需要你好消息，若MAC层在一定的时间内没有发送数据帧，生成一行来帮助CHeno框架来取代你好框架，使用这种机制，相应数量的
12、控制可以减少网络数据包，可以节省网络资源，在腋下的协议，如果你能做到目标节点的位置，可能只有到目标节点的近似位置路由请求数据包广播的方向，从而减少导致网络路由请求包的数量，从而节省网络的带宽资源。基于跳数传输次数的路由协议算法：KoksalCE等人提出的跳数传输次数路由协议算法。其定义跳数传输时间的定义（ETX）MAC协议层的路由算法使用链路传输一个数据包传输成功率的跳数。通过发送广播包在数据链路层来估计跳数传输时间。ETX路径所有的链接和被定义为路径的重量，协议选择最低重量的路径。ETX有许多优点：ETX与等压的指标，它可以确保最低成本路由路径，避免循环；ETX指标。据也能够捕获数据包和路径
13、长度的影响；节点使用广播数据包来取代之前的单播数据包，在一定程度上，减少了网络开销。ETX量度主要缺点是它不考虑测量数据传输速率和链路负载，并在同一时间，也不考虑干扰问题。基于跳数传输时间的路由协议算法：DravesR等人提出的跳数传输时间路由协议算法，使用链接的数据包的传输时间的成功交付跳上跳数的MAC层是一个单一的链路传输时间（ETT）的价值。类似于ETX路径，每个链接的价值和内被定义为路径的重量，协议选择路径的最小重量。内路由协议算法是跳数传输时间ETX算法的一种改善。该算法与ETX路由协议算法。该算法的弊端是没有考虑流内和流间干预问题。加权的累计传输时间路由协议算法：kravetsr等
14、人提出的路由协议算法（WCETT）路由协议算法，这个算法弥补跳数算法没考虑到的干扰问题流，流中的可以减少干扰的影响，WCETT使用方法是减少由一个数据流，使用的路由上的节点数量相同的频道。缺陷在WCETT路由协议算法忽略了流之间的干扰效应；二是致命的一点是，它并没有确认订单，因此，它不能保证最低成本路由路径，避免循环生产此外，有一个消息完整性检查(麦克风)路由协议算法等，麦克风是一种改进的WCETT算法，主要解决流干扰和等级间的问题。第2章 无线Mesh网络路由协议的研究2.1无线Mesh网络概况 无线Mesh网络是商业应用程序特定的一个新的无线技术，这些应用包括家庭网络的宽带网络，社区和协作
15、网络管理，智能交通系统。无线Mesh网络为互联网业务提供商(hitemetServieeProvider，ISP)在建立一个强大的和可靠的成本合理的无线宽带服务的访问和其他最终用户提供选择。无线Mesh网络由无线Mesh网络架构的网络路由器和网络终端构成，静态的Mesh路由器构成的框架网格路由器，无线网络，每一个网格访问网络，终端与其他终端的网络。 在一个网络连接的网状网络的自动建立和维护每个节点。此功能为最终用户有很多优势，如降低前期成本，简化网络维护，网络更健壮，业务覆盖更稳定。相对于传统无线接入技术来说，主要使用点点对多或者点对点的拓扑结构。一般存在于这个拓扑中心节点，如移动通信系统的基
16、站，无线局域网(wLAN)802.11接入点(AP)等等。中心节点和每个无线终端连接由一个跳无线连接，控制无线终端接入到无线网络；同时，通过电缆连接连接到有线骨干网，提供链接到骨干。在无线网状网络，使用网格，一个多点对多点网络拓扑是网格拓扑结构。在这种网状网络结构中，网络节点相邻的其他网络节点通过无线跳方式更多的连接。此外，各种先进的射频(rf)采用无线网状网络技术(如射频接口和智能天线)，所以无线网状网络的能力可以大大提高；此外它还可以经过网格路由器和桥梁以及各种现有无线网络集成，譬如无线传感器网络、wifi、WIMAX。因此，通过全面的无线网状网络，终端用户可以使用各种无线网络在同一时间。无线路由器和无线网状网客户端是无线网状网络包含的节点。根据结构网状网络节点的功能分为三个类别：骨干网状结构，客户端网状结构和混合结构。骨干网状结构是由网格路由器网络互连，通过网无线网状骨干网路由器连接到外部网络。除了无线路由器的网关路由器，路由功能是传统的继电器的功能，还支持网络互联，无线通
