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无线Mesh网络负载平衡问题的研究

作　者: 李然
导　师: 戴居丰
学　校: 天津大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 无线网状网 IEEE802.11 负载平衡 NS-2网络仿真实验网络
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 58次
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内容摘要

无线Mesh网络(Wireless Mesh Network,WMN)是一种新型的宽带无线网络结构,可以看成是无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)和移动Ad-hoc网络(Mobile Ad hoc Network,MANET)的融合,且发挥了两者的优势。但是传统的负载平衡策略并不适用于WMN网络,因此在网络层研究解决WMN的负载平衡问题对于满足WMN的整体性能需求、设计以及推动WMN的应用具有重要的理论意义和实际价值。本文的主要工作是对WMN的负载平衡策略进行研究和仿真分析。首先,论文阐述了无线Mesh网络的结构、特点、优势及应用。之后,系统地介绍了几种负载平衡策略及其部分解决方案,并提出了一种基于网关的负载平衡策略,给出了其具体算法和理论分析。在此基础上,使用NS-2网络仿真软件,搭建了无线Mesh网络的上层结构,对基于网关的负载平衡策略进行仿真和分析。最后,在实验室环境下,用笔记本电脑、台式机和无线网卡搭建了小型实验网络,研究在实际网络和信道情况下干扰对于无线Mesh网络性能的影响,并对简单的负载平衡策略进行了现实情况下的模拟,探讨其对网络吞吐量的影响。总体而言,在基于IEEE802.11协议的无线Mesh网络中,负载平衡策略在网络整体负载比较接近饱和时较为有效,使用负载平衡策略可以改善网络性能,提高网络的平均吞吐量和降低端到端时延等。当网络负载过轻或过重都会影响负载平衡策略的发挥,其作用将会大为降低。该结论对于推广WMN的应用具有重要指导作用。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-10
  1.1 研究背景  7-8
  1.2 课题研究的意义  8
  1.3 论文内容与结构安排  8-10
第二章无线Mesh 网络  10-18
  2.1 无线网状网结构  10-12
    2.1.1 基础设施的网状网结构  10-11
    2.1.2 客户机结构  11-12
    2.1.3 混合式结构  12
  2.2 无线网状网的特点  12-13
  2.3 无线网状网与其他网络比较的优势  13-14
  2.4 无线Mesh 网络应用  14-17
    2.4.1 扩展无线局域网的IEEE 802.11s  14-16
    2.4.2 WiMAX 中的网状网  16-17
    2.4.3 个域网中的无线网状网IEEE 802.15.5  17
  2.5 本章小结  17-18
第三章无线网状网中的负载平衡  18-32
  3.1 无线网状网中的网关负载平衡  18-24
    3.1.1 基于移动边界的负载平衡  19-22
    3.1.2 基于分区主机的负载平衡  22-23
    3.1.3 基于概率分割的负载平衡  23-24
  3.2 无线网状网的中央负载  24-25
  3.3 无线网状网中的其他负载平衡解决方案  25-26
  3.4 无线Mesh 网络多网关间的一种负载平衡算法  26-31
    3.4.1 参数设定及意义  27
    3.4.2 具体算法  27-31
  3.5 本章小结  31-32
第四章 NS-2 简介和实验仿真  32-47
  4.1 NS-2 网络仿真器简介  32-35
    4.1.1 NS2 发展历史  32
    4.1.2 开发语言和仿真原理  32-34
    4.1.3 仿真步骤和工具  34-35
  4.2 简单负载平衡策略的NS-2 仿真  35-40
    4.2.1 拓扑结构和节点发送业务配置  35-36
    4.2.2 NS-2 仿真参数设置  36-38
    4.2.3 仿真结果及分析  38-40
  4.3 网关间负载平衡策略的NS-2 仿真  40-45
    4.3.1 相关代码修改  40-43
    4.3.2 拓扑结构和仿真配置  43-44
    4.3.3 仿真结果及分析  44-45
  4.4 本章小结  45-47
第五章现实环境下组建小型Mesh 网络  47-60
  5.1 实验背景  47-50
    5.1.1 实验目的及意义  47
    5.1.2 节点配置  47-49
    5.1.3 抓包及发包软件  49-50
  5.2 干扰测试实验  50-53
    5.2.1 实验拓扑结构  50-51
    5.2.2 UDP 传输模式下的干扰实验  51-52
    5.2.3 TCP 传输模式下的干扰实验  52-53
  5.3 多跳转发实验  53-55
    5.3.1 网络拓扑结构  53-54
    5.3.2 多跳网络相关配置  54-55
    5.3.3 实验结果及分析  55
  5.4 负载平衡实验  55-58
    5.4.1 实验拓扑结构  55-56
    5.4.2 节点模型及配置  56-57
    5.4.3 实验结果及结论  57-58
  5.5 本章小结  58-60
第六章结束语  60-61
参考文献  61-64
致谢  64

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