基于业务优先级的Ad hoc网络QoS保证策略和方法研究

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随着无线网络技术的不断发展,人们对Ad hoc网络中传输的业务需求也从单一的数据业务增加到包括语音、多媒体等多种业务类型。Ad hoc网络多变的拓扑结构、复杂的可用带宽估计、有限的节点能源等特点,使得如何为其提供有效的QoS保证成为人们一直以来研究的重要问题。对于Ad hoc网络中QoS保证策略和方法的研究需要从网络中节点的各层分析,QoS模型架构通常对应于TCP/IP五层模型,主要在网络层和链路层研究接纳控制、QoS路由、速率控制、拥塞控制、分组调度等策略和方法。本文首先给出了Ad hoc网络的QoS管理框架;接着,基于该框架有侧重地开展QoS保证策略和方法的研究:(1)结合用户重要性和业务类型来设计业务优先级,按照业务优先级由高到低进行QoS保证;(2)对Ad hoc网络中的拥塞控制方法进行分析和研究,设计并仿真实现了一种基于带宽估计的拥塞控制方法。该算法采用信道利用率和预设门限值的对比来判断拥塞情况,在节点检测到网络拥塞时,对低优先级业务的速率进行降速或者丢弃来保证高优先级业务的QoS要求;(3)在分析研究现有带宽估计方法基础上,仿真实现一种基于MAC信息的带宽估计算法,采用考虑碰撞概率和回退时间等因素的带宽估计方法来替代只考虑信道利用率的一般带宽估计方法,更准确的估计可用带宽,有利于接纳控制和拥塞控制等模块对不同业务优先级的更精确操作,从而提高区分服务性能;最后,在OPNET仿真平台上验证了各QoS保证策略模块的功能和性能。仿真结果表明,该QoS管理框架能够很好的区分不同用户重要性的业务;加入拥塞控制功能之后,网络在重负载情况下对于高用户重要性业务的QoS保证相比之前更加有效;考虑了碰撞概率和回退时间的带宽估计算法更利于区分不同用户重要性的业务;接纳控制、分组调度等各QoS保证策略和方法的结合最终达到了保证高用户重要性业务QoS的目的。
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