提高无线mesh网服务质量的队列管理和调度研究

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无线mesh网(WMN)是一种大容量、高速率、多跳性的分布式网络,具有融合现有多种无线网络的功能,承载业务的多样性使得WMN的服务质量保证较其它网络更加困难,而节点间数据流的公平调度能够很好的解决网络用户服务质量保证的问题。因此,本文在分析WMN中节点内和节点间数据流调度的基础上,针对其公平性欠缺、吞吐量不高等问题,提出了相应的解决方案。首先,提出一种自适应超时检测模型对缓存队列中数据包进行管理,解决网络中基于位置的相关竞争造成节点内自身流、中继流的缓存争用问题。通过设计适用于无线多跳网络的缓存队列门限值和丢包率函数,对到达节点的数据包进行超时估算;在估算结果的基础上,采用信道预测因子对信道状态进行实时监测以便调整队列丢包率,根据节点发送速率的变化调整队列门限值大小;同时设计一种选择性丢包策略作为缓存队列的丢包方法,在保证节点队列长度的前提下,依据跳数对进入缓存队列的数据包进行选择,以此来降低中继流被丢弃的概率。其次,针对传统MAC层中二进制指数退避机制在节点间信道分配不公问题,提出一种分期协同调度的公平队列算法。通过建立分期协同调度模型,将节点数据传输过程分解为发送、补偿、休眠三个时期,根据模型参数设计时限约束函数,限定各时期的执行时间长度;其中,发送期对节点本身数据包进行传输,补偿期设计一种补偿流队列执行对其它节点的资源补偿操作,休眠期放弃对信道的使用,将发送权限转交给其它节点;各节点按照模型设定的协同调度规则,共同完成整个网络数据包的公平传输。最后,利用NS2网络仿真工具对节点的吞吐量、丢包率、缓存队列长度、公平性等进行性能评估,验证所提出的自适应超时检测模型和公平队列算法的有效性。
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