引言

无线Mesh网络(Wireless Mesh networks, WMN)是能够解决“最后一公里”瓶颈问题的新型网络架构。WMN有很多重要应用,如灾难恢复、国土安全、会议中心等临时按需组网;在难以部署光缆地区提供通信连接;更主要的应用是为密集城区提供宽带Internet接入,为蜂窝基站系统提供低成本回程网络等。因此WMN受到了学术界和业界的广泛关注。路由问题是WMN面临的一大技术挑战,决定了业务的端到端性能,进而影响网络容量。路由问题的核心是选取合理的路由度量进行路径的计算和决策。目前已经有文献为WMN提出各种路由度量,如跳数、ETX、ETT、WCETT、MIC、IAWARE、CATT、INX等。

跳数

是多跳无线网络中广泛使用的路由度量,网络通常选择跳数最少的路径进行数据包的传输。

ETX(Expected transmission count)度量

考虑链路丢包率,使用一条链路上成功传输一个数据包所需要的期望传输次数(包括重传)来反映链路质量。

ETT(Expected transmission time)度量

通过整合链路传输速率改进ETX,但是ETX和ETT都没有考虑到干扰对路径选择的影响。

WCETT(Weighted cumulative expected transmission time)度量

考虑了信道多样性,将ETT度量扩展到多收发信机多信道网络场景,但是信道多样性反映的是流内干扰,流间干扰未纳入考虑。

MIC(Metric of interference and channel switching)度量

在协议模型下同时考虑了流内、流间干扰、链路的丢包率和传输速率。

IAWARE(Interference aware routing metric)度量

在物理干扰模型下使用接收信号功率衡量流内、流间干扰,更准确地捕捉干扰的加性特性。这些度量大多独立地衡量流内干扰和流间干扰,导致度量非保序或引入可调参数等问题。

CATT(Contention aware transmission time)度量

统一描述流内干扰和流间干扰,避免了上述问题。

INX(Interferer neighbors count)度量

本文在继承CATT和INX路由度量的基础上,提出了一种新的负载与干扰感知的传输时间(LIATT)路由度量。这种度量考虑了链路的递交率和传输速率,并使用干扰邻居的传输速率来衡量负载。然而,文献[9]规定每条链路的传输速率相同,都使用标称数据速率。因此,从本质上来说,INX度量与考虑链路递交率的CATT度量是相同的。

然而,这两种度量方法都没有考虑到负载对路由的影响。如果网络将数据流路由到网络中的重负载区域,可能会影响数据流的传输,甚至形成网络瓶颈。因此,为了解决这个问题,本文提出了一种新的度量方法:负载与干扰感知传输时间(LIATT)。

LIATT使用节点处的缓存队列长度来捕捉负载,使用邻区平均负载强度来捕捉干扰。这样,它不仅可以有效地进行网络负载均衡,还可以感知到干扰,从而提高网络的整体性能。