无线Ad Hoc网络中的跨层QoS保证研究

无线Ad Hoc 网络的应用环境随着当今互联网多媒体业务如VoIP、视频会议等的迅速发展和商业化,个人通信系统的宽带化,逐渐从原有的军用应用中扩展到更多的民用领域。然而无线信道固有的特点及节点的移动性、多跳性、空间复用及自组织特性,使得在无线Ad Hoc 网络中支持QoS 面临许多新的挑战。所以无线Ad Hoc 网络中QoS 的研究具有重要的实际意义和应用价值。 本文从无线Ad Hoc 网络的QoS 体系结构、QoS 信令、支持业务区分和资源预留的各种控制策略的研究出发,指出各层的QoS 控制策略相互独立,局部优化性和多层重复相似控制策略的冗余性限制了无线自组织网络的性能。指出了模糊层间界限和跨层设计的方案将成为无线网络发展的趋势。QoS 的研究应当突破传统OSI 体系结构各层之间的独立性,通过跨层传递控制信息进行联合优化,以提高整体性能。并给出了可行的跨层QoS 模型。 深入研究了IEEE 802.11 和802.11e 的基本的媒体接入控制协议DCF 和EDCF。提出了针对DCF 和EDCF 的平均回退窗计算方法和接入延迟的理论分析方法,并通过仿真验证了计算方法的有效性,为研究在无线局域网传输实时业务提供了理论依据。 本文通过跨层设计到达对延迟的约束目的。提出的跨层数据通道模型结合跨层协议设计和DiffServ 体系结构,将DCS-PDD 跨层调度算法应用于跨层的QoS 映射模型和接纳控制模型,并在链路层通过使用基于延迟反馈的调度策略,能够较精确地保证客户业务所需要的端到端延迟。 针对无线TCP 存在的问题,提出的TCP 层与链路层协调使用ARQ 的CAE-TCP模型,从链路层提取ARQ 信息来对TCP 数据包在本地产生确认,减少了总的ARQ 次数。并且通过采用无线局域网场景中的仿真可以证明,CAE-TCP 提高了TCP 的吞吐量。