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基于无线传感器网络的qos路由协议的研究与仿真

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基于无线传感器网络的QoS路由协议的研究与仿真

作者：张伟华武汉理工大学

学位级别：硕士

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)是由大量的具有数据采集、无线通信和自组网功能的低成本、微小传感器节点组成,通过随机部署于监控区域,可以实现对该目标区域的实时数据监测和有效传输。无线传感器网络在环境恶劣、无... 详细信息

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)是由大量的具有数据采集、无线通信和自组网功能的低成本、微小传感器节点组成,通过随机部署于监控区域,可以实现对该目标区域的实时数据监测和有效传输。无线传感器网络在环境恶劣、无人职守、资源受限的环境中显示了很大的应用价值,能够客观有效的获取物理信息,具有十分广阔的应用前景,可应用于军事国防、工农业控制、城市管理、智能家居、生物医疗、环境检测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等诸多领域。近年来,随着无线传感器网络应用的扩展,如何在无线传感器网络中提供qos成为一个迫切需要解决的问题,越来越多的学者开始研究如何在无线传感器网络中满足qos需求,而这个问题的关键是设计稳定高效的qos路由协议。另一方面,无线传感器网络中节点的计算能力和存储容量较低,并且能量受限,要求路由协议尽量简单,极大的增加了无线传感器网络中路由协议设计的难度。本文的研究工作和创新点主要体现在以下几个方面:(1)对无线传感器网络路由协议进行了深入的研究分析和仿真。(2)对LEACH协议进行了改进,改进后的协议能均衡节点的能耗,有效地延长了整个网络的生存期。(3)对在无线传感器网络中实施qos路由的有关问题进行了研究,分别从qos路由策略、qos机制、qos路由协议以及qos参数选择等几个方面来研究如何在无线传感器网络中满足qos需求。(4)提出了一种新的基于实时性和能量感知的qos路由协议REDD(Real-time and Energy-aware Directed Diffusion)。该协议以典型的DD协议为基础,以实时性和节点剩余能量为度量标准,建立多条由源节点到Sink节点的路径。对于实时性要求比较高的信息,沿跳数较少且节点剩余能量较多的路径传输。仿真结果表明,改进后的协议能提供实时的数据传输服务、均衡节点能量消耗和延长网络生存期。

关键词：无线传感器网络 qos路由协议 LEACH DD 仿真

基于多时隙带宽预留的AdHoc网络按需qos路由协议

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基于多时隙带宽预留的AdHoc网络按需QoS路由协议

作者：佘庆彬暨南大学

学位级别：硕士

移动多媒体应用使人们越来越关注如何在移动自组织网络(MANETs)中提供服务质量保证(qos)的通信。在基于时分多址的MANETs中,需要通过分配时隙来满足流的带宽请求和支持冲突避免的qos流的传输。本论文提供一种按需qos路由协议用以支持基... 详细信息

移动多媒体应用使人们越来越关注如何在移动自组织网络(MANETs)中提供服务质量保证(qos)的通信。在基于时分多址的MANETs中,需要通过分配时隙来满足流的带宽请求和支持冲突避免的qos流的传输。本论文提供一种按需qos路由协议用以支持基于时分多址的带宽预留协议(qos-TDMA),本论文的目标是找到一种高效的时隙分配算法和路径选择算法。为了能够支持多媒体通信和满足qos带宽需求,本文提出了新的分布式时隙分配算法、带宽估算算法和路由发现过程。本论文提出了一种新的时隙分配算法,该算法不仅能够无冲突的分配资源给链路,同时还能够使分配的时隙对网络中其他链路的空闲时隙影响最小,在提高全网络时隙复用率的同时提高网络的性能。本论文还提出了带宽估算算法,该算法简单而且高效,可以为目的节点提供选择路径的依据,使选择的路径的路径带宽最可能是最大的。论文使用的路由过程,包括HELLO过程、路由发现过程和路由应答过程包含了以上两种算法,实现了带宽预留的按需qos路由协议。同时,论文使用集合的方式描述了网络模型、干扰模型和论文提出的协议(qos-TDMA),相比于其他论文所使用的图论等描述方式,该描述方式更加精确和高效。实验结果表明,使论文提出的qos-TDMA协议可以更好的提高网络性能,特别是在丢包率和吞吐量有更好的表现。同时,论文还进一步研究了时隙分配算法相比于参照的时隙分配算法在什么情况下可以有更好的性能优势。

关键词：移动自组织网络 qos路由协议时隙分配带宽估算

基于3G技术的移动自组网qos路由协议研究、设计与实现

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基于3G技术的移动自组网QoS路由协议研究、设计与实现

作者：齐卫宁中国人民解放军信息工程大学

学位级别：硕士

本文以十五期间国家高技术发展计划(863计划)项目——基于3G技术的移动自组织网络研究为基础,围绕自组网的qos路由问题展开。分析、总结了路由协议中的关键技术问题,包括路出环路避免问题、对网络动态性的适应问题、控制开销问题... 详细信息

本文以十五期间国家高技术发展计划(863计划)项目——基于3G技术的移动自组织网络研究为基础,围绕自组网的qos路由问题展开。分析、总结了路由协议中的关键技术问题,包括路出环路避免问题、对网络动态性的适应问题、控制开销问题、节能问题以及路由协议与定位技术的结合问题。设计、实现了QODV协议。QODV协议在系统中作为一个应用程序存在,使用操作系统提供的socket实现节点间的消息交互。路由程序与应用程序以及MHC之间有直接接口,还需要和MAC层交互消息。目的已完成了路由协议的测试以及层间接口调试,并完成了路由程序、应用程序以及MHC的系统联调,实时话音业务、视频业务和短消息业务均能正常通信。基于CEDAR协议,提出了一种能量有效的CEDAR协议。仿真结果表明:改进后的协议明显地提高了分组递交率,扩大了网络的吞吐量,均衡了节点之间的能量消耗。基于DSDV协议,设计了一种支持单向链路并能保证实时业务服务质量的路由协议QUR。仿真结果表明:QUR协议保证了实时业务的服务质量,在网络吞吐量和相对控制开销方面优于原有DSDV协议。本文的创新点: 1.提出了一种能量有效的CEDAR协议。 2.提出了一种新的带宽计算方法。该带宽计算算法在带宽不足的时候可以拒绝连接请求,防止网络中负载过量对已有连接造成性能损失。同时,还可以充分利用可用带宽,扩大网络吞吐量。 3.设计了一种支持单向链路并能保证实时业务服务质量的路由协议。 4.提出了一种单向链路检测算法。该算法可以检测出单向链路,避免路由错误。

关键词：移动自组网 qos路由协议能量有效路由带宽计算单向链路

基于3G技术的移动自组织网qos路由协议研究、设计与实现

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基于3G技术的移动自组织网QoS路由协议研究、设计与实现

作者：张霞解放军信息工程大学

学位级别：硕士

移动自组网(Mobile Ad Hoc Networks)是由一组带有收发装置的移动节点组成无线网络，没有固定的基础设施或管理支持，依靠节点之间的中继转发完成多跳通信。随着多媒体应用的普及，在自组网中提供服务质量(Quality of Service)保证成为... 详细信息

移动自组网(Mobile Ad Hoc Networks)是由一组带有收发装置的移动节点组成无线网络，没有固定的基础设施或管理支持，依靠节点之间的中继转发完成多跳通信。随着多媒体应用的普及，在自组网中提供服务质量(Quality of Service)保证成为自组网走向实用化所必须解决的问题之一，其中qos路由协议是一个重要的研究方向。本文是以十五期间国家高技术发展计划(863计划)项目——基于3G技术的移动自组织网关键技术研究为基础，围绕自组网的qos路由问题展开的。本文的第一部分从自组网的特点出发，介绍路由协议的设计要求和研究现状。本文的第二部分首先阐述自组网qos问题的特殊性，接下来分析具有qos保证功能的路由协议的设计，归纳了其中的3个关键问题：路由度量参数的选择、链路状态信息的获得和维护、qos路由的维护。最后，介绍了3种重要的自组网qos路由协议：QLSR、CEDAR和TBP。移动自组网的应用环境复杂，软件仿真平台往往难以完全的模拟实际环境下系统的运行情况，随着对自组网研究的深入，需要搭建“自组网多跳测试平台”。本文的第三部分介绍了的该测试平台中路由协议的设计和实现。分析先应式路由协议和反应式路由协议在测试平台的工作过程，详细介绍了先应式路由协议DSDV的实现。目前，该系统已经通过了外场试验。保证实时业务的服务质量是在自组网中提供qos保证的主要部分。在这种情况下，qos路由不仅要在通信双方之间建立一条通路，而且要保证该路由上的带宽资源是充足的。无线环境下，路径带宽的计算是一个不易解决的问题，主要原因有：无线的广播特性使得一段链路的带宽受到一定范围内所有节点影响;链路带宽具有不对称性。本文的第四部分定义“共享频率集”，计算路径的剩余带宽，并在AODV协议的基础上，设计保证实时业务qos的路由协议QODV。在NS-2仿真平台上对其性能进行仿真分析。本文的最后一个部分介绍了“基于3G技术的移动自组网关键技术示范系统”中路由模块的设计和其中“数据业务路由”子模块的详细实现。目前，数据业务的路由功能已经实现，并通过了系统联调。

关键词：移动自组织网服务质量测试床 qos路由协议拥塞回避

无线网状网中的接入控制机制和qos路由协议研究

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无线网状网中的接入控制机制和QoS路由协议研究

作者：苏晨中国科学技术大学

学位级别：硕士

作为下一代无线网络的重要接入技术,无线网状网(Wireless Mesh Network, WMN)在近十年中受到越来越多的关注。无线网状网的自组织性有效地降低了其部署和维护的开销和复杂性,使其在生活中的各个方面得到越来越多的应用。而随着无线网状... 详细信息

作为下一代无线网络的重要接入技术,无线网状网(Wireless Mesh Network, WMN)在近十年中受到越来越多的关注。无线网状网的自组织性有效地降低了其部署和维护的开销和复杂性,使其在生活中的各个方面得到越来越多的应用。而随着无线网状网的发展和普及,其承载的各种有服务质量(Quality of Service,qos)需求的实时业务也越来越多。而无线网络中资源的有限性和无线信道的共享性使得如何在无线网状网中为实时业务提供qos保障仍然是一项重要而具有挑战性的工作。接入控制机制和qos路由协议是无线网状网中qos保障机制的重要组成部分。前者是各种qos保障机制的基础,其通过控制网络中的流量以维持网络的qos等级;后者通常结合前者实现,为每个实时业务流寻找满足其qos需求的路由路径。本文首先概述了无线网状网的结构和特点,并介绍了无线网络中qos保障的基本方法。接着深入分析了无线网状网中接入控制机制和qos路由协议的相互关系、特点和关键问题。其中,节点的可用带宽估计是接入控制机制中的关键问题。已有接入控制机制中的带宽估计方法,通常没有考虑复用带宽的并行传输流对带宽估计准确性的影响。针对这一问题,本文在第三章中提出了一种并行传输感知的带宽估计算法BEPTC(Bandwidth Estimation with Parallel Transmission Consideration),并以其为基础,结合按需路由协议AODV,提出一种分布式接入控制机制。仿真结果表明,基于BEPTC的分布式接入控制机制能有效而准确的控制网路中的业务流量,保障流的qos需求,同时有效的提高网络的资源利用率和系统吞吐量。传统的多跳无线网络qos路由协议通常通过在网络中泛洪路由包来进行路由发现。而对于汇聚式流量居多的无线网状网,特别是多网关无线网状网,这种路由方式往往会产生过多的路由包而影响网络的性能。针对无线网状网汇聚式流量的特点,本文在第四章中提出一种分域的基于路由树的qos路由协议,TBDR(Tree-Based Domain Routing)。TBDR将网络划分为多个网关管理域,在每个域内,建立和维护带宽最优的路由树,并在接入控制机制的帮助下,依据路由树发送路由包,为业务流寻找满足其qos需求的路由路径。仿真结果表明,在多网关无线网状网中,TBDR协议有效的降低了路由开销,提升数据包到达率,接入流数量等方面性能,同时在一定程度上均衡域内各个节点之间的负载情况。

关键词：无线网状网服务质量接入控制机制带宽估计 qos路由协议

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一种基于无线Mesh网络的qos路由协议

电脑应用技术 2008年第2期 20-25页

作者：马自刚秦华北京工业大学北京市100124

qos是无线Mesh网络中的一个重要问题，而qos路由技术是解决这一问题的关键技术之一。本课题就是针对微软提出的无线Mesh网络的路由算法（MR—LQSR）进行分析和改进，使其能够对OoS提供较好的支持。首先，对Mesh节点加入链路带宽估算和... 详细信息

qos是无线Mesh网络中的一个重要问题，而qos路由技术是解决这一问题的关键技术之一。本课题就是针对微软提出的无线Mesh网络的路由算法（MR—LQSR）进行分析和改进，使其能够对OoS提供较好的支持。首先，对Mesh节点加入链路带宽估算和延迟这两个功能，这样就可以利用qos约束机制，来选择满足qos需求的路径。其次，为了保证实时带宽，我们采用了资源预留方案。最后，考虑到该路由的核心算法是DSR算法，该算法一般可以找到多条路径，因此，改进后的路由协议可以支持多路径负载均衡。

关键词：无线Mesh网 Ad hoc qos路由协议 MR—LQSR DSR

Ad Hoc网络中一种基于稳定度的qos路由协议

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辽宁工业大学学报（自然科学版） 2008年第4期28卷 224-227页

作者：胡曦辽宁工业大学电子与信息工程学院辽宁锦州121001

Ad Hoc网络具有拓扑动态变化,网络节点自身能量、带宽等性能受限的特点,会导致路由不稳定性的增加和网络性能的下降,因而寻找稳定路由,提高网络性能是Ad Hoc网络研究的一个重要课题。提出了一种基于稳定度的qos路由协议,并利用得到的多... 详细信息

Ad Hoc网络具有拓扑动态变化,网络节点自身能量、带宽等性能受限的特点,会导致路由不稳定性的增加和网络性能的下降,因而寻找稳定路由,提高网络性能是Ad Hoc网络研究的一个重要课题。提出了一种基于稳定度的qos路由协议,并利用得到的多条节点不相交路径实现了负载均衡,最后通过NS-2仿真验证了协议的性能。

关键词： Ad Hoc网络 qos路由协议稳定度负载均衡 NS-2

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无线移动自组织网络qos路由协议应用

无线移动自组织网络QoS路由协议应用

2016电力行业信息化年会

作者：李雨泰尚智婕董希杰国家电网公司信息通信分公司

21世纪是一个网络时代,网络技术、通信技术、信息技术、计算机技术得到空前发展,无线基础设施数量不断增多,移动自组织网络成为现实,甚至被认定为未来移动通信技术的核心技术,很多学者通过研究尝试将现有网络模式与自组织网络组合起来,... 详细信息

21世纪是一个网络时代,网络技术、通信技术、信息技术、计算机技术得到空前发展,无线基础设施数量不断增多,移动自组织网络成为现实,甚至被认定为未来移动通信技术的核心技术,很多学者通过研究尝试将现有网络模式与自组织网络组合起来,从而构建一种高效、统一、融通、灵活的无线移动通信网络模式。这种网络模式由移动节点通过分布式协议组成,网络中没有固定基站设施,各通信节点均可移动,能有效降低组网成本,提高组网灵活性,使网络可频繁发生变化,能够有效弥补传统有线网络和蜂窝网络通信中存在的不足。针对无线移动自组织网络qos路由协议展开研究和分析。

关键词：无线网络移动通信自组织网络 qos路由协议

来源： cnki会议评论

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一种新的qos覆盖多播路由协议的研究

计算机学报 2006年第11期29卷 1937-1947页

作者：吴家皋杨音颖陈益新叶晓国东南大学计算机科学与工程系南京210096 东南大学计算机网络和信息集成教育部重点实验室南京210096

研究了qos覆盖多播路由问题,对度约束模型进行扩展,提出了一个新的支持qos路由的覆盖多播网络模型.基于此模型,提出了一个新的qos覆盖多播路由协议———qos覆盖多播树协议(QOMTP).该协议采用分布式和树优先的策略,使多播组成员之间能... 详细信息

研究了qos覆盖多播路由问题,对度约束模型进行扩展,提出了一个新的支持qos路由的覆盖多播网络模型.基于此模型,提出了一个新的qos覆盖多播路由协议———qos覆盖多播树协议(QOMTP).该协议采用分布式和树优先的策略,使多播组成员之间能自组织地构建一棵基于源的、满足qos约束的覆盖多播树.该协议采用了一种新的启发式局部优化算法,通过调节启发因子,能灵活地在延时和带宽之间进行均衡.仿真实验表明,采用按请求带宽转发媒体流,并选择适当的启发因子,QOMTP协议能减少多播树上节点的网络资源占用量,同时获得较高的节点接纳率和较好的动态适应性,从而证明了该协议机制及其算法的有效性.

关键词：多播覆盖多播 qos路由协议启发式算法