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无线Mesh网络(Wireless Mesh Networks,WMN)作为一种无线多跳的组网方式有着广阔的应用前景。WMN具有高带宽、覆盖范围广以及部署成本低等特点,用户可以不依赖于现有的网络基础设施,快速部署网络以满足随时随地的通信需求。随着视频会议等实时性组播应用以及分布式数据库同步等可靠性组播应用的推广,为WMN设计具有低延迟或高可靠性的组播路由算法成为研究领域的热点。本文以WMN的带宽特征和组播传输特性为依托,设计了基于网关的组播路由架构,目标是建立能够有效地整合和利用WMN的带宽资源和节点资源的组播路由,高效地进行数据的转发;并且在基于网关的组播路由架构的基础上,设计了低延迟组播路由算法和高可靠性组播路由算法。
本文的主要贡献如下:
第一,提出了基于网关的组播路由架构。在基于网关的组播路由架构中,网关具有网络的拓扑信息和带宽信息,并且从全局的角度整合WMN网络中的各类资源,辅助建立高效的组播路由。该架构采用集中式或混合式的网关辅助路由建立机制,分布式的路由修复机制和组成员加入、离开和移动性支持机制,从而为提高WMN的组播通信效率、降低组播通信延迟以及提高组播通信可靠性提供有效的支撑。
第二,设计了基于网关的低延迟组播路由算法GAMLL。GAMLL的设计目标是降低组播数据传输延迟,从而为实时性组播应用提供网络层支持。GAMLL的设计建立在基于网关的组播路由架构的基础上,包括完整的路由体系,通过网关集中式地依据网络状况建立低延迟的组播路由。并且,本文创新性地提出了适用于无线网络组播路由的带宽预测模型,该模型进一步提高了GAMLL的性能,并可以应用于其他的无线网络组播路由协议中。NS2的模拟结果显示,该算法能够有效地降低组播数据传输延迟。
第三,设计了基于网关的高可靠性组播路由算法GAMER。GAMER的设计目标是提高组播传输的可靠性。GAMER的设计建立在基于网关的组播路由架构的基础上,包括完整的路由体系。在GAMER算法中,多个网关共同建立具有森林结构的组播路由,并保障组播传输的可靠性。本文设计了基于窗口的网关辅助组播传输模型,该模型能够有效地提高组播传输的可靠性以及传输效率。该算法经NS2模拟,较现有的ODMRP协议可靠性有明显的改善。