[发明专利]一种基于跨层协作机制提高无线自组织网络性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种提高无线自组织网络性能的技术。

背景技术

在无线自组织网络中，按需路由协议(例如：DSR和AODV等)是用得最多，也是最常用的路由协议。按需路由协议是在连接的建立阶段，按照连接的需求而建立的。按需路由协议通过对MAC层的丢包探查来判断是否需要进行路由的维护和重建；也就是说，一旦路由协议发现了MAC层丢包，它就会触发路由的发现和重建。无线ad hoc网络中的按需路由协议对802.11MAC层的丢包敏感度很高。通过大量的试验，我们发现在802.11网络中一旦MAC层(物理层)的丢包被发现，ad hoc的按需路由协议就会触发路由的发现与重建。但是该路由协议却不能够区分由何种因素导致的MAC丢包，并针对不同的丢包采取不同的处理方法。所以，只要发现MAC层有丢包发生，按需路由协议就会进行路由的发现与重建，导致无线ad hoc网络中的TCP进入不必要的重传与慢启动，大大降低了无线网络中TCP的性能。这主要是因为802.11MAC只是路由层与低层之间的中间层，它没有足够的能力来区分并处理由不同原因引起的丢包。

同时，传统的TCP协议(如TCPReno)的窗口机制也会对802.11的无线adhoc网络造成很大的影响。TCP传输控制层协议为了提高自身的吞吐量性能，会尽可能多的向网络中发送数据(由拥塞窗口值cwnd就可以知道TCP的数据发送速率是一直在增加的)直到网络发生拥塞。所以当我们将传统的TCP的窗口机制运用在无线adhoc网络中时，TCP会尽可能多地向网络中发送数据包，但是因为无线网络链路的容量较低，所以拥塞常常是发生在无线链路中而不是队列中，造成链路的竞争丢包，触发路由发现与重建机制。当TCP向网络中发送了过多的数据包而超过了一个极限值之后，就会导致MAC层的竞争丢包，而不是节点的队列丢包；也就会导致802.11网络中的按需路由协议触发不必要的路由重建，从而导致TCP的性能下降。

为了解决无线自组织网络环境下由于网络拥塞和高误码率丢包而引起的不必要的路由发现与重建机制，我们在无线自组织网络中采用一种新的跨层优化策略VDSR++的解决方案。

发明内容

本发明针对现有技术的上述缺陷，提出一种能够区分导致MAC层丢包因素的路由协议，从而针对造成丢包的不同因素采取不同处理方法的跨层优化策略VDSR++，克服因为网络拥塞和高误码率而引起不必要的路由发现与重建。

本发明解决上述问题的技术方案是：将DSR++跨层机制与TCP Veno协议相结合，提出一种结合了MAC层、网络层与传输层的跨层优化协议VDSR++，来解决无线自组织网络中因为网络拥塞和高误码率而引起的不必要的路由发现与重建机制问题。在无线自组织网络中，首先将802.11MAC层的参数信息传递到网络IP层，在802.11MAC层和IP层运用跨层协作机制DSR++，解决无线自组织网络中因为网络拥塞而引起的路由发现与重建；然后在传输层采用能更适应无线传输环境的TCP Veno协议，解决无线自组织网络中的高误码率问题。

跨层优化协议VDSR++具体实施过程包括，根据网络IP层中DSR按需路由协议响应802.11MAC层连续丢包的个数或者响应链路连续失败的次数确定一个按需路由协议的阈值β，控制处理器向网络发送探测信号，位于网络层的探测模块接收802.11MAC层反馈的函数和消息，根据最大重传次数判断是否有连续的丢包发生，并记录链路连续失败(链路断路)次数L，比较模块调用存储器中的L与β的值，比较其大小，根据L与β的关系，确定链路连接所处的状态，以解决路由层因为对802.11MAC层丢包的敏感度高而触发不必要的路由发现与重建。

采用TCPVeno的窗口调整算法调整拥塞避免阶段的拥塞窗口值，根据报文积压长度判断链路连接所处的阶段并在不同阶段采取不同的处理方式，如果是由链路造成的随机丢包，不启动路由的发现与重建，如果丢包是由于网络拥塞引起，降低窗口的增加速度，使TCPVeno能更长时间的处于较大的窗口数目状态，提高了数据传输效率和网络吞吐量。

本发明主要结合802.11MAC层、网络IP层和传输层的跨层协作，提出一种能够区分导致MAC层丢包因素，从而针对不同的丢包类型采取不同的处理方法的路由协议，解决了无线自组织网络中因为网络拥塞和高误码率而引起的不必要的路由发现与重建机制问题，很好地提高了无线自组织网络在无线高误码率环境中的传输性能。

附图说明

图1所示为本发明所述跨层机制DSR++控制处理流程图

图2拥塞避免阶段窗口调整算法示意图