一种AdHoc网络QoS路由算法研究.pdf

一种Ad Hoc 网络QoS 路由算法研究1 郑四海，李腊元 武汉理工大学计算机科学与技术学院，湖北武汉 （430063 ） E-mail: zhen672@ 摘 要：本文在研究各种接纳控制算法的基础上，改进了一种适合于Ad Hoc 网络QoS 路由 的接纳控制算法(AAC)。改进的AAC 算法能对共享的可用资源进行合理的估算，并对其提 供的服务质量进行预测，据此决定是否接纳新的QoS 流，以保证现有的QoS 流和新的QoS 流均能得到较高的吞吐率。本文利用AODV 协议实现了改进的AAC 算法，NS2 仿真实验表 明，改进的AAC 算法能提供一定的QoS 保证。 关键词：Ad Hoc 网络；QoS；AODV；接纳控制 中图分类号：TP393.01 1．引言 Ad Hoc 网络一般是工作在一个很不稳定的环境中，节点之间的连接随时都有可能因为 节点的移动而被中断[1] 。要想在这种情况下提供 QoS 服务就必须对网络当前所能提供的服务 性能作出正确的评估，即对不同的 QoS 流需要的网络资源进行合理的估算、管理。本文对 R.de Renesse 提出的一种接纳控制算法作了适当的改进，称为 AAC(Adaptive Admission Control)算法。 AAC 能为 QoS 流作出准确的资源预估，有效的对带宽资源进行管理，确保 QoS 流能获 得最小的端到端的延迟。如果由于节点的移动或网络拥塞而造成的 QoS 要求不能被满足时， AAC 及时通知预选的流量资源，并中止它们的传输，这样可以避免资源的浪费和对其他正 在进行传输的数据流的干扰。 2 ．AAC 算法 在 Ad Hoc 网络中由于“暴露终端”和“隐终端” 的存在，使用了载波监听和握手机制来减 少冲突的发生[2] 。在这种环境中，每个传输流必须与在载波监听范围内的每个节点共享资源。 通常载波监听的范围是传输范围的 2 倍，因此各节点之间的干扰范围超过了它的传输范围。 此外，对于一个由多跳而实现的传输流来说，因路径上的每个节点的数据传输而引起的相互 干扰会增大。如果一个中间节点的监听范围被重叠了 n 次，则这个节点的可用带宽就降到了 实际使用带宽的 1/n，因此需要一种机制来精确的预测每个节点能为一个特定的传输流提供 多少带宽。 接纳控制（Admissio Control ）是一种预防性的流量控制方法，它是实现Ad Hoc 网络QoS 保障的重要机制之一。在实施接纳控制的网络中，要求用户在请求接入网络时将自己的传输 特征和要求的服务质量告诉网络，网络根据用户的通信特征和网络现存的资源情况，决定是 否接纳新用户的连接请求。 2.1 带宽的估算 2.1.1 平均带宽的定义 在时间段 T 内，平均使用的带宽可以用以下公式来计算： 1 本课题得到国家自然科学基金项目(批准号的资助。 - 1 - N ×S ×8 BW (bps) （1） T 其中 T 表示某一个时间段；Ｎ表示在时间段 Ｔ内一个节点发送和接收到的数据包的个 数； Ｓ表示数据包的大小，单位是字节(byte)，它是定值。 2.1.2 可用带宽的获取 如果两个节点都在彼此的传输范围内，则一条 QoS 路径的可用带宽指的是路径中所有 相邻节点的可用带宽的最小值。AAC 利用 Hello 消息去获得 1 跳范围内的邻居节点的可用 带宽，所以必须对 Hello 消息的数据结构进行扩展，加入了字段域：Available Bandwidth