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1、Wireless Mesh NetworksIssues at each layer指导老师：舒炎泰教授学生：刘春贵 20061Tianjin UniversityComputer Department Overview of Research TopicsPhysical LayerMAC LayerNetwork LayerTransport LayerApplication LayerTianjin UniversityComputer Department Physical Layer (PHY) Wish listPerformanceBandwidthRobust modulati
2、onSensitivityShort preamble Fast switch between channelsFast switch from Tx/Rx and backExtrasMobility (potentially high-speed)Link adaptationVariable transmission powerMultiple channels Link quality feedbackTianjin UniversityComputer Department 在一个大的范围内实现高的传输率，需要新的宽带传输方案在一个大的范围内实现高的传输率，需要新的宽带传输方案 (
3、(除除OFDMOFDM和和UWBUWB之外之外) )； 研究多天线系统，但复杂性和成本太高还不能被商业广泛接受；研究多天线系统，但复杂性和成本太高还不能被商业广泛接受； Frequency-agile Frequency-agile 技术仍处于早期阶段技术仍处于早期阶段, , 在被商业接受之前还需在被商业接受之前还需 要大量的研究努力；要大量的研究努力； 虽然已经建议的虽然已经建议的Adaptive/smartAdaptive/smart天线等的多天线系统天线等的多天线系统, ,以及以及MIMOMIMO系系 统能增加容量和减轻由于衰退、通道干扰引起的损害，但对统能增加容量和减轻由于衰退、通道干
4、扰引起的损害，但对WMNsWMNs 而言，开发这种技术是一个更具挑战的问题；而言，开发这种技术是一个更具挑战的问题； 为了更好的利用物理层提供的先进技术，尤其为了更好的利用物理层提供的先进技术，尤其MACMAC层协议需要和层协议需要和 物理层交互的工作。因此，设计物理层的一些组件时，应使高层能物理层交互的工作。因此，设计物理层的一些组件时，应使高层能 访问或控制它们。这就使得硬件的设计更具挑战性访问或控制它们。这就使得硬件的设计更具挑战性, ,同时同时, ,也触发低也触发低 成本软件成本软件radioradio技术的创新。技术的创新。PHY- Open Research IssuesTianj
5、in UniversityComputer Department PHY - Modulation1.Existing modulations work well (OFDM, DSSS, etc.).2.UWB may be an interesting alternative for short distances(WPANs)3.Spread spectrum solutions are preferred as they tend to have better reliability in the face of1.Fading (very important for mobile a
6、pplications)2.Interference (more of a factor than in any other wireless system)Tianjin UniversityComputer Department M,N,K,L M,N,K,L的值不同会产生各种多天线系统；的值不同会产生各种多天线系统； 接收方有多个天线接受，发送方是单个通道接收方有多个天线接受，发送方是单个通道(K=1,M=1(K=1,M=1以及或以及或 L1L1或或N1)N1)的设计已经被建议，接受方能够收到至少一个好信的设计已经被建议，接受方能够收到至少一个好信 号的概率是很高的。号的概率是很高的。P
7、HY- MIMSTianjin UniversityComputer Department PHY-Smart Antennas AdvantagesLow power transmissionsBattery not a big concern in many applicationsEnables better spatial reuse and, hence, increased network capacityBetter SNRBetter data ratesBetter delaysBetter error ratesAdvantagesDisadvantagesSpeciali
8、zed hardwareSpecialized MAC (difficult to design)Difficult to track mobile data usersTianjin UniversityComputer Department Transmission Power ControlToo lowToo highJust rightGWGWGWTianjin UniversityComputer Department Transmission Power Control (cont)Optimization CriteriaNetwork capacityDelayError r
9、atesPower consumptionThe ideal solution will depend onNetwork topologyTraffic load Tianjin UniversityComputer Department Overview of Research TopicsPhysical LayerMAC LayerNetwork LayerTransport LayerApplication LayerTianjin UniversityComputer Department Scalable MAC 为使为使MACMAC协议真正扩展协议真正扩展, ,必须建议新的分布
10、式和协作方案以保证网络的必须建议新的分布式和协作方案以保证网络的 性能性能( (如吞吐率、甚至像延迟和延迟抖动的如吞吐率、甚至像延迟和延迟抖动的QoSQoS参数参数) )不会由于网络的增不会由于网络的增 大而降低。多通道大而降低。多通道MACMAC协议比单通道协议比单通道MACMAC协议能实现更高的吞吐率是明协议能实现更高的吞吐率是明 显的。但开发一个可扩展的多通道显的。但开发一个可扩展的多通道MACMAC协议是一个更有挑战性的任务。协议是一个更有挑战性的任务。 MAC/Physical Cross-Layer Design 当使用像当使用像MIMOMIMO以及有感知的以及有感知的radios
11、radios等先进技术的时候，需要建议新的等先进技术的时候，需要建议新的 MAC MAC协议协议, ,尤其尤其multi-channel MACmulti-channel MAC协议。协议。 Network Integration in the MAC Layer 在在MACMAC层必须开发先进的网桥功能，使得不同的无线层必须开发先进的网桥功能，使得不同的无线radiosradios技术技术, ,诸如诸如 802.11,802.16,802.15, 802.11,802.16,802.15,等能够在一起无缝的工作。对于这些网桥功能等能够在一起无缝的工作。对于这些网桥功能 ，最终要解决再配置，最
12、终要解决再配置/ /软件软件radiosradios以及相关的以及相关的radioradio资源管理技术资源管理技术。MAC-Open Research IssuesTianjin UniversityComputer Department Modifying Existing MAC Protocols 例如例如, ,在一个在一个802.11 mesh802.11 mesh网中网中, , MACMAC层协议可以通过调整层协议可以通过调整CSMA/CACSMA/CA的参的参 数得到改善数得到改善( (如如CWCW的大小的大小, ,修改修改backoffbackoff程序程序) )。但该方法仅能
13、实现低的。但该方法仅能实现低的 端到端的吞吐率端到端的吞吐率, ,因为它不能大量的减少邻居节点间竞争的概率。因为它不能大量的减少邻居节点间竞争的概率。 Cross-Layer DesignDesign Approaches of a Single-channel MAC protocol 基于有向天线的基于有向天线的MACsMACs。如果能保证天线波束很好，就可以消除暴露如果能保证天线波束很好，就可以消除暴露 节点。但由于有向传输节点。但由于有向传输, ,就会产生更多的隐蔽节点就会产生更多的隐蔽节点。该方案也面临其该方案也面临其 它诸如成本、系统复杂性以及有向天线的实用性等的困难它诸如成本、系
14、统复杂性以及有向天线的实用性等的困难; ; 具有功率控制的具有功率控制的MACsMACs。能够减少暴露节点，尤其在密集的网络，使用能够减少暴露节点，尤其在密集的网络，使用 低的传输功率，因而改善低的传输功率，因而改善WMNsWMNs的频谱空间的重用。然而，由于传输功的频谱空间的重用。然而，由于传输功 率低导致减少探测潜在的干扰节点的可能性，从而使隐蔽节点的问题率低导致减少探测潜在的干扰节点的可能性，从而使隐蔽节点的问题 可能变的更遭可能变的更遭。Tianjin UniversityComputer Department Proposing Innovative MAC Protocols 在多
15、跳网络中，由于可怜的可扩展性，像在多跳网络中，由于可怜的可扩展性，像CSMA/CA CSMA/CA 的随机接入协议的随机接入协议 不是一种有效的解决方法。因而不是一种有效的解决方法。因而, ,再访基于再访基于TDMATDMA或或CDMACDMA的的MACMAC协议的协议的 设计是必要的。目前设计是必要的。目前, ,几乎还没有几乎还没有TDMATDMA或或CDMACDMA的的MACMAC协议对协议对WMNsWMNs可用。可用。Design Approaches of a Single-channel MAC protocol 考虑开发具有考虑开发具有TDMATDMA或或CDMACDMA的分布和协
16、作的的分布和协作的MACMAC协议的复杂性和成本协议的复杂性和成本； 是具有现有是具有现有MACMAC协议的协议的TDMA(TDMA(或或CDMA)MACCDMA)MAC的兼容性。如在的兼容性。如在802.16802.16中中, , 原来的原来的MACMAC协议是一个集中的协议是一个集中的TDMATDMA方案方案, , 但对于但对于802.16 mesh802.16 mesh，一个一个 分布式的分布式的TDMA MACTDMA MAC仍然是空缺。在仍然是空缺。在802.11WMNs802.11WMNs中中, ,如何设计一个覆盖如何设计一个覆盖 CSMA/CA CSMA/CA的分布式的的分布式的
17、TDMA MACTDMA MAC协议是一个有趣但具有挑战的问题。协议是一个有趣但具有挑战的问题。Tianjin UniversityComputer Department Design Approaches of a Multi-channel MAC protocol Multi-Channel Single-Transceiver MAC 如果考虑成本和复杂性如果考虑成本和复杂性, , 在一个在一个radioradio有一个有一个transceivertransceiver是首选的是首选的 硬件平台。因只有一个硬件平台。因只有一个transceivertransceiver可用可用, ,
18、所以在每个节点在某一所以在每个节点在某一 时间只有一个通道是活动的。但不同节点可能同时在不同通道起作时间只有一个通道是活动的。但不同节点可能同时在不同通道起作 用。为了协调这种情形下节点间的传输用。为了协调这种情形下节点间的传输, ,像多通道像多通道MACMAC协议是需要的。协议是需要的。 Multi-Channel Multi-Transceiver MAC. 一个一个radioradio包括多个平行的包括多个平行的RFRF前端芯片和基带处理模块以支持几个前端芯片和基带处理模块以支持几个 同时的通道。在物理层上部需要一个同时的通道。在物理层上部需要一个MACMAC层模块协调多通道的功能层模块
19、协调多通道的功能 。至今还没有建议多通道多收发器的。至今还没有建议多通道多收发器的MACMAC协议。协议。 Multi-Radio MAC 节点有多个节点有多个radios,radios,且具有自己的且具有自己的MACMAC和物理层。在这些和物理层。在这些radiosradios中通信中通信 完全独立。因而完全独立。因而, ,在在MACMAC上部需要一个虚拟的协议上部需要一个虚拟的协议, ,像多像多radioradio一致协议一致协议 在所有通道协调通信。事实上，在这种情况在所有通道协调通信。事实上，在这种情况, ,一个一个radioradio可能有多个通可能有多个通 道。但为了设计和应用的简
20、单性道。但为了设计和应用的简单性, ,在每个在每个radioradio通常应用单个通道。通常应用单个通道。Tianjin UniversityComputer Department Overview of Research TopicsPhysical LayerMAC LayerNetwork LayerTransport LayerApplication LayerTianjin UniversityComputer Department Scalability 分层路由协议由于其管理的复杂性和困难可能只有部分解决了这个分层路由协议由于其管理的复杂性和困难可能只有部分解决了这个 问题。地理
21、路由依赖于问题。地理路由依赖于GPSGPS的存在或类似定位的技术的存在或类似定位的技术, ,增加了增加了WMNsWMNs成成 本和复杂性。本和复杂性。因而需要开发新的可扩展路由协议。因而需要开发新的可扩展路由协议。 Better Performance Metrics 需要开发新的性能机制。集成多性能机制在一个路由协议是需要需要开发新的性能机制。集成多性能机制在一个路由协议是需要 的，这样能实现最优的整体性能。的，这样能实现最优的整体性能。 Routing/MAC Cross-Layer Design 路由协议需要和路由协议需要和MACMAC层相互作用以改善其性能。二者间的相互关系层相互作用以
22、改善其性能。二者间的相互关系 是如此靠近以至仅仅交换其参数是不够的。是如此靠近以至仅仅交换其参数是不够的。合并二者的某些功能是合并二者的某些功能是 一种所希望的方法。一种所希望的方法。 Efficient Mesh Routing 由于由于 WMNsWMNs 具有基础设施具有基础设施, ,因此需要开发一个比因此需要开发一个比ad hocad hoc网络协议更网络协议更 简单和更有效的路由协议简单和更有效的路由协议Network Layer-Open Research IssuesTianjin UniversityComputer Department Multiple Performance
23、 Metrics 许多现有的路由协议使用最小跳数作为选择路径的性能机制。许多现有的路由协议使用最小跳数作为选择路径的性能机制。 在许多情况已经证明是效率低的。在许多情况已经证明是效率低的。 Scalability 在一个很大的无线网络中建立或维护一条路径可能化很长时在一个很大的无线网络中建立或维护一条路径可能化很长时 间。因而，在间。因而，在WMNsWMNs中有一个扩展的路由协议是关键。中有一个扩展的路由协议是关键。 Robustness 为了避免服务崩溃为了避免服务崩溃, , WMNsWMNs对于链路失效或拥塞必须是健壮的。对于链路失效或拥塞必须是健壮的。 路由协议也需要执行负载均衡。路由协
24、议也需要执行负载均衡。 Efficient Routing with Mesh Infrastructure 在在meshmesh网中网中, ,由于移动性小以及功率消耗不受限制由于移动性小以及功率消耗不受限制, ,期望路由协议期望路由协议 比比ad hocad hoc网络更简单。对网络更简单。对mesh clientsmesh clients的路由协议应该比由的路由协议应该比由meshmesh routers routers提供基础设施的网络更简单提供基础设施的网络更简单。然而现有协议还没有都考虑。然而现有协议还没有都考虑。Routing Optimized FeaturesTianjin U
25、niversityComputer Department Routing Protocols with Various Performance Metrics 已有文献研究路由协议性能机制的影响，如已有文献研究路由协议性能机制的影响，如LQSRLQSR根据链路质量机制根据链路质量机制 选择路径。如选择路径。如ETXETX、per-hop RTT and per-hop packet pairper-hop RTT and per-hop packet pair三个性三个性 能机制已经实现能机制已经实现。与使用与使用minimum hop-countminimum hop-count方法相比。对
26、于静止方法相比。对于静止 节点节点,ETX ,ETX 性能更好；对于运动节点，最小跳数方法更好。性能更好；对于运动节点，最小跳数方法更好。 “Comparisons of Routing Metrics for Static Multi-HopComparisons of Routing Metrics for Static Multi-Hop Wireless Networks, Wireless Networks,”证明证明LQSRLQSR在节点移动时仍不够好。（在节点移动时仍不够好。（SigcomSigcom） Multi-Radio Routing “Routing in Multi-
27、Radio, Multi-Hop Wireless Mesh Networks,Routing in Multi-Radio, Multi-Hop Wireless Mesh Networks,” ( (MobicomMobicom) )提出提出MR-LQSR,MR-LQSR,叫叫WCETTWCETT的一种新的性能机制。它考虑了链的一种新的性能机制。它考虑了链 路质量和最小跳数机制以及在延迟和吞吐率之间实现好的权衡。路质量和最小跳数机制以及在延迟和吞吐率之间实现好的权衡。 Multi-Path Routing 主要目标是执行较好的负载均衡和提供高的故障忍受力。即使一条新主要目标是执行较好的负载
28、均衡和提供高的故障忍受力。即使一条新 的路由路径还没有建好，也可能改善端到端延迟、吞吐率、以及故障的路由路径还没有建好，也可能改善端到端延迟、吞吐率、以及故障 承受力。然而，多径路由的缺点是它的复杂性。承受力。然而，多径路由的缺点是它的复杂性。Routing Optimized Features(cont)Tianjin UniversityComputer Department Hierarchical Routing “Multi-level Hierarchies for Scalable ad hoc RoutingMulti-level Hierarchies for Scalabl
29、e ad hoc Routing” (WINET)(WINET)，采用自组织方案把节点分成簇。每个簇有一个或多个采用自组织方案把节点分成簇。每个簇有一个或多个 簇头。簇头。一些节点可能和多个簇进行通信或作为一个网关工作。节一些节点可能和多个簇进行通信或作为一个网关工作。节 点密度大时点密度大时, ,分层路由协议由于开销小会实现更好的性能分层路由协议由于开销小会实现更好的性能, ,平均路平均路 由路径越短，路径建立的过程就越快。然而，维护分层的复杂性由路径越短，路径建立的过程就越快。然而，维护分层的复杂性 可能影响路由协议的性能。而且，可能影响路由协议的性能。而且，mesh_clientmesh
30、_client要避免成为簇头要避免成为簇头, , 因为它有限的容量会成为一个瓶颈。因为它有限的容量会成为一个瓶颈。 Geographic Routing “Scalable Geographic Routing Algorithms for Wireless Ad HocScalable Geographic Routing Algorithms for Wireless Ad Hoc Networks, Networks,” 通过仅使用附近节点和目的节点的位置信息转发包通过仅使用附近节点和目的节点的位置信息转发包。在在 早期的算法中早期的算法中, ,包的转发决定是基于当前转发节点、邻居节点、
31、目的包的转发决定是基于当前转发节点、邻居节点、目的 节点的位置信息的单径贪梦路由。然而节点的位置信息的单径贪梦路由。然而, ,即使在源目间存在路径传递即使在源目间存在路径传递 也得不到保证。为保证传递也得不到保证。为保证传递, ,文章建议文章建议planar-graph-basedplanar-graph-based geographic geographic路由算法。但它们比前者有较高的通信开销。路由算法。但它们比前者有较高的通信开销。Routing Optimized Features(cont)Tianjin UniversityComputer Department Routing W
32、ish ListScalabilityOverhead is an issue in mobile WMNs.Fast route discovery and rediscoveryEssential for reliability.Mobile user supportSeamless and efficient handoverFlexibilityWork with/without gateways, different topologiesQoS SupportConsider routes satisfying specified criteriaMulticastImportant
33、 for some applications (e.g., emergency response)Tianjin UniversityComputer Department Routing - Optimization CriteriaMinimum HopsMinimum DelaysMinimum Error RatesMaximum Data RatesMaximum Route StabilityPower ConsumptionCombinations of the aboveUse of multiple routes to the same gatewayUse of multi
34、ple gatewaysTianjin UniversityComputer Department Cross-Layer Design传统协议要求彼此间是透明的，传统协议要求彼此间是透明的，因而协议的开发和实现比较简因而协议的开发和实现比较简单和可升级；单和可升级；在无线环境中，物理通道在容在无线环境中，物理通道在容量、误码率等方面是变化的。量、误码率等方面是变化的。尽管不同的编码、调制以及错尽管不同的编码、调制以及错误控制方案可以用于改善物理误控制方案可以用于改善物理通道的性能，但没有办法保证通道的性能，但没有办法保证高层所期望的固定的容量、零高层所期望的固定的容量、零丢包率，或可靠的连通
35、性；丢包率，或可靠的连通性；高层协议将不可避免的受不可高层协议将不可避免的受不可靠物理通道的影响。为改善无靠物理通道的影响。为改善无线网络的性能，线网络的性能，MAC,routing, MAC,routing, transporttransport层协议必须和物理层层协议必须和物理层一起工作；一起工作；MAC,routing,transportMAC,routing,transport层协议层协议也需要协作工作，这种相互作也需要协作工作，这种相互作用要求在不同协议之间进行跨用要求在不同协议之间进行跨层设计；层设计；在在Ad HocAd Hoc网络中，由于移动性网络中，由于移动性和链路失效，网络
36、拓扑会不断和链路失效，网络拓扑会不断发生变化，这种动态拓扑会影发生变化，这种动态拓扑会影响多协议层；响多协议层；为了改进协议效率，跨层设计为了改进协议效率，跨层设计是必要的。例如，对于是必要的。例如，对于WMNsWMNs，一个一个MACMAC协议可能包括对于网络协议可能包括对于网络拓扑控制和自组织的一个机制。拓扑控制和自组织的一个机制。这种信息能够直接被路由协议这种信息能够直接被路由协议共享。共享。为了避免在路由协议中为了避免在路由协议中出现广播风暴，出现广播风暴，MACMAC协议可以优协议可以优化由路由协议发起的传输信息化由路由协议发起的传输信息的程序。的程序。Tianjin Univers
37、ityComputer Department Cross-Layer Design跨层设计的方法：跨层设计的方法：第一个方法优点是没有完全第一个方法优点是没有完全放弃协议层之间的透明性；放弃协议层之间的透明性；第二个方法将完全失去了这第二个方法将完全失去了这个优点，而是通过考虑协议个优点，而是通过考虑协议层之间一种最优化的相互作层之间一种最优化的相互作用以实现更好的性能。用以实现更好的性能。跨层设计能极大改善网络性跨层设计能极大改善网络性能，然而，能，然而，设计时必须要考设计时必须要考虑一些问题：虑一些问题：跨层设计具有跨层设计具有一定的冒险性，如协议层提一定的冒险性，如协议层提取的丢失、和现
38、有协议的不取的丢失、和现有协议的不兼容、在网络的未来设计方兼容、在网络的未来设计方面无法预料的影响，以及维面无法预料的影响，以及维护和管理的困难等。护和管理的困难等。通过考虑其它协议层的参数通过考虑其它协议层的参数来改进协议的性能。把底层来改进协议的性能。把底层协议的参数报告到高层协议的参数报告到高层( (如把如把MACMAC层的丢包率报告到传输层，层的丢包率报告到传输层，使得使得TCPTCP能够区分由于丢包产能够区分由于丢包产生的拥塞。再如，物理层把生的拥塞。再如，物理层把链路质量报告到路由协议作链路质量报告到路由协议作为对路由算法的一个附加的为对路由算法的一个附加的性能机制性能机制) )。
39、把几个协议合并在一起。例把几个协议合并在一起。例如把如把MACMAC和路由协议合并成一和路由协议合并成一个协议个协议, ,为了接近地考虑它们为了接近地考虑它们的相互作用。的相互作用。评价评价Tianjin UniversityComputer Department Routing Cross-Layer DesignRouting PhysicalLink quality feedback is shown often to help in selecting stable, high bandwidth, low error rate routes.Fading signal strengt
40、h can signal a link about to fail preemptive route requests.Cross-layer design essential for systems with smart antennas. Routing MACFeedback on link loads can avoid congested links enables load balancing.Channel assignment and routing depend on each other.MAC detection of new neighbors and failed r
41、outes may significantly improve performance at routing layer.Tianjin UniversityComputer Department Routing Cross-Layer Design (cont)Routing TransportChoosing routes with low error rates may improve TCPs throughput.Especially important when multiple routes are usedFreezing TCP when a route fails.Rout
42、ing ApplicationEspecially with respect of satisfying QoS constraintsTianjin UniversityComputer Department Network Fairness Problem SourceConflict between locally generated traffic and forwarded traffic.At high loads the network layer queue fills up with local traffic and traffic to be forwarded arri
43、ves to a full queue.Consequence:no fairnesspoor efficiencySolutions:Compute the fair share for each user and enforce itNetwork layerMAC layerGWTianjin UniversityComputer Department QoS Support required at every layerPhysical LayerRobust modulationLink adaptationMAC LayerOffer prioritiesOffer guarant
44、ees (bandwidth, delay)Network LayerSelect “good” routesOffer prioritiesReserve resources (for guarantees)TransportAttempt end-to-end recovery when possibleApplicationNegotiate end-to-end and with lower layersAdapt to changes in QoSTianjin UniversityComputer Department Overview of Research TopicsPhys
45、ical LayerMAC LayerNetwork LayerTransport LayerApplication LayerTianjin UniversityComputer Department Transport layer Cross layer optimization is required for increasing TCP performance The new enhanced TCP should work with the existing TCP Adaptive transport protocols required for an integrated WMN
46、 Adaptive Rate Control Protocol (RCP) is need for real time delivery. Tianjin UniversityComputer Department Cross-layer Solution to Network Asymmetry 它被定义为一个网络的转发方向的带宽、丢失率、延迟会完全不同于它被定义为一个网络的转发方向的带宽、丢失率、延迟会完全不同于 反向的情况反向的情况, ,因而影响因而影响ACKsACKs的传输。由于的传输。由于TCPTCP是依赖与于是依赖与于ACKACK的的, ,其性能其性能 会由于网络不对称急剧下降。虽
47、然会由于网络不对称急剧下降。虽然ACK filtering, ACKACK filtering, ACK拥塞控制有助拥塞控制有助 于解决该问题，但应用到于解决该问题，但应用到WMNsWMNs还需要研究。还需要研究。 Adaptive TCP WMNsWMNs也将与也将与InternetInternet和各种无线网络和各种无线网络( (802.11,802.16,802.15,etc)802.11,802.16,802.15,etc) 集成。在不同的网络应用不同的集成。在不同的网络应用不同的TCPsTCPs是一个复杂且有代价的方法。因是一个复杂且有代价的方法。因 此，此，adaptive TCP
48、adaptive TCP是最可取的方法。对于实时传输，根据是最可取的方法。对于实时传输，根据WMNsWMNs的特性的特性 需要开发新的需要开发新的RCPsRCPs。也需要开发新的丢失区分方案和也需要开发新的丢失区分方案和RCPsRCPs一起工作。一起工作。 因为因为WMNsWMNs将和各种无线网络及将和各种无线网络及InternetInternet集成集成, , 因此需要开发适应性速因此需要开发适应性速 率控制协议。率控制协议。Open Research Issues目前还没有针对目前还没有针对WMNsWMNs的传输协议的传输协议, ,然而，研究然而，研究ad hocad hoc网络的传输协议
49、对网络的传输协议对研究设计研究设计WMNsWMNs有帮助。对实时和非实时流需要不同的传输协议。有帮助。对实时和非实时流需要不同的传输协议。Tianjin UniversityComputer Department Non-Congestion Packet Losses The classical The classical TCPsTCPs不区分拥塞和非拥塞丢失。当后者发生时，由于不区分拥塞和非拥塞丢失。当后者发生时，由于 不必要的拥塞避免不必要的拥塞避免, ,网络吞吐率很快降低。另外网络吞吐率很快降低。另外, ,当通道回到正常操作当通道回到正常操作 时时, ,classical TCPcl
50、assical TCP不能很快恢复。反馈机制可用于区分不同的丢包。不能很快恢复。反馈机制可用于区分不同的丢包。 Unknown Link Failure 在在MANET,MANET,链路失效会频繁发生。但有基础设施的链路失效会频繁发生。但有基础设施的WMNsWMNs不关心链路失效不关心链路失效 。但在。但在mesh clientsmesh clients会发生链路失效。探测链路失效可改进会发生链路失效。探测链路失效可改进TCPTCP性能。性能。 Network Asymmetry Large RTT Variations 考虑考虑WMNsWMNs的移动性、变化的链路质量、波动的流负载以及其它因
51、素的移动性、变化的链路质量、波动的流负载以及其它因素, ,路路 由路径的变化可能会频繁并可能引起大的由路径的变化可能会频繁并可能引起大的RTTRTT变化。这会降低变化。这会降低TCPTCP性能性能, , 因为因为TCPTCP的正常操作依赖于的正常操作依赖于RTTRTT的平稳度量。的平稳度量。Reliable Data TransportTCP VariationsTianjin UniversityComputer Department “ATP:A Reliable Transport Protocol for ad-hoc Networks, ATP:A Reliable Transpor
52、t Protocol for ad-hoc Networks, ”(MOBIHOC)(MOBIHOC)建议了一个建议了一个ATPATP。ATPATP没有重传超时没有重传超时, ,减弱拥塞控制和减弱拥塞控制和可靠性可靠性。ATPATP比比TCP variantsTCP variants 能实现更好的性能能实现更好的性能( (延迟延迟, ,吞吐率吞吐率, ,公平性公平性) )。然而然而, ,对于对于WMNsWMNs ，一个全新的传输协议是不可取的方一个全新的传输协议是不可取的方法。法。WMNsWMNs将与将与InternetInternet和其它无线网络集成和其它无线网络集成, , 因而传输协议协
53、因而传输协议协议和议和TCPsTCPs兼容。兼容。Reliable Data TransportNew TPReal-Time Delivery支持实时流的端到端传递，支持实时流的端到端传递，RCPRCP需要和需要和UDPUDP一起工作，有线网介绍的一起工作，有线网介绍的RCPsRCPs不适合不适合WMNsWMNs。“A Transport Protocol for Supporting Multimedia A Transport Protocol for Supporting Multimedia Streaming in Mobile ad hoc Networks,Streaming
54、in Mobile ad hoc Networks,”IEEE JSACIEEE JSAC建议了一个建议了一个ADTFRCADTFRC方案方案, , 为为TCP-friendlyTCP-friendly速率控制方案开发了一个端到端多机制联合探测速率控制方案开发了一个端到端多机制联合探测方法。然而真正支持多媒体流的实时传递方法。然而真正支持多媒体流的实时传递, , 该方法的准确性仍然不够。该方法的准确性仍然不够。Tianjin UniversityComputer Department Overview of Research TopicsPhysical LayerMAC LayerNetwo
55、rk LayerTransport LayerApplication LayerTianjin UniversityComputer Department Application layer Distributed Information Storage and Sharing 用户可能需要储存其它用户拥有的大量数据用户可能需要储存其它用户拥有的大量数据, ,基于对等网机制从其基于对等网机制从其 它用户的磁盘下载文件它用户的磁盘下载文件, , 以及查询以及查询/ /检索位于分布式数据库服务器检索位于分布式数据库服务器 的信息等。在的信息等。在WMNsWMNs内用户可以彼此需要聊天、在视频电话上
56、谈话内用户可以彼此需要聊天、在视频电话上谈话 、玩游戏等。、玩游戏等。 Information Exchange across Multiple Wireless Networks 一个蜂窝电话可能需要通过一个蜂窝电话可能需要通过WMNsWMNs和一个和一个WiWi- -FiFi电话谈话电话谈话, ,或或WiWi- -FiFi网网 的一个用户可能期望监控无线传感器网络的各种的一个用户可能期望监控无线传感器网络的各种sensorssensors的状态等。的状态等。 Improve Existing Application Layer Protocols 在无线网络中，底层协议不能为应用层提供很好
57、的支持。丢包、延迟在无线网络中，底层协议不能为应用层提供很好的支持。丢包、延迟 等问题在等问题在WMNsWMNs中由于中由于ad hocad hoc和多跳通信会变得更严重。和多跳通信会变得更严重。Tianjin UniversityComputer Department Application layer Propose New Application-Layer Protocols for Distributed Information Sharing 目前，在目前，在InternetInternet上上 , ,许多对信息共享可用的对等协议，在许多对信息共享可用的对等协议，在WMNsWMNs中中 不能实现满意的性能不能实现满意的性能( (由于由于WMNsWMNs的特性的特性) )。 Develop Innovative Applications for WMNs 它必须为用户带来巨大的利益，而且必须实现最好的性能。这种应它必须为用户带来巨大的利益，而且必须实现最好的性能。这种应 用将能使用将能使WMNsWMNs成为独一无二的网络解决方法。成为独一无二的网络解决方法。Tianjin UniversityComputer Department Tianjin UniversityComputer Department Thank You
