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无线Mesh网络中基于DSR算法的QoS路由协议研究
一、绪论
移动互联网发展迅速，我国手机网民规模不断扩大，无线网络连接的用户数量不断增长，导致网络拥堵、信号弱、网络质量差等问题成为了用户普遍关注的问题。面对网络拥堵、无线信号突变等问题，无线Mesh网络技术为用户提供了一种高效可靠的解决方案，具有自组网、自修复、无中心化、灵活可扩展等优势，成为当前无线网络中的热门技术之一。但无线Mesh网络中，由于网络结构复杂，传输路径多样性和链路质量多变性也很强，如何优化路由，保证网络QoS成为Mesh网络的研究难点。
本文基于DSR算法，提出了一种QoS路由协议。首先简单介绍了无线Mesh网络的基础概念，并对网络QoS的影响因素进行了分析。然后详细介绍了DSR算法原理和路由模型，接着阐述了QoS路由协议的设计和实现。最后在NS2仿真平台上测试了该协议的性能，结果表明QoS路由协议能够有效提高无线Mesh网络的路由效率和QoS性能。
二、无线Mesh网络概述
无线Mesh网络是一种分散的、自治的、自组织的网络，由无线设备组成的多跳无线链路。每个节点都可以作为终端、路由设备或者两者兼备。无线Mesh网络具有很多优点，如可靠性高、灵活性强、覆盖面广、可扩展性好等等。它可以使用室内和室外节点，利用各种设备连接，包括传感器，计算机和智能手机等等。
因为其多跳无线链路的特点，无线Mesh网络中传输路径多样性和链路质量多变性也很强，这种情况导致无线Mesh网络的路由协议设计变得越来越棘手。如何选择最佳路径以保证网络QoS成为了无线Mesh网络中的重要问题之一。
网络QoS受到网络的物理环境、网络拓扑结构、网络传输协议、网络流量等因素的影响。为了提高无线Mesh网络中的QoS水平，需要对QoS影响因素进行分析和研究。
三、DSR算法原理和路由模型概述
动态源路由协议（DSR）是一种具有优异性能的自适应、分散、点对点的路由协议。该算法不会向网络中的节点发送路由信息，而是自主地发现传输路径并创建路由。DSR路由协议的主要优势在于：首先，它可以适应高速发展的网络环境；其次，不需要不断地使用网络资源或者增加网络信道容量；还有，其自下而上的网络地址选择方案更为可靠。
DSR算法通过寻找源节点和目标节点之间的多跳无线路径，实现了无线Mesh网络中路由问题的解决。DSR路由模型基于两个主要网络实体：数据包和路由表。当源节点想要发送数据时，它可以查找其缓存并在邻居节点的帮助下创建一个数据包。该数据包包含了源节点和目的节点的地址以及其他相关信息。一旦数据包成功创建，源节点可以开始查找路径。路径查询由数据包携带的路由请求完成。源节点负责将路由请求以广播的形式发送到所有已知邻居节点。如果邻居节点的缓存中有数据包的信息，那么邻居节点将答复路由请求以反馈数据包的位置信息。源节点在每个邻居节点中的查询时间内无法找到路径时，路由查询停止。
四、QoS路由协议的设计和实现
QoS路由协议是根据网络QoS目标，为无线Mesh网络生产三个质量参数（延迟、丢包率和带宽）的路由技术。在QoS路由协议中，路由选择机制不能偏离QoS目标，也不能超过网络的性能限制，保证网络端到端QoS。
QoS路由协议的实现过程如下：首先，基于DSR算法，在其路由发现基础上，增加了延迟、丢包率和带宽等QoS属性。然后通过在每次路由发现时，评估所有可行的路径并选出满足网络所需QoS的最短路径。最后，建立动态的QoS路由表和缓存信息，同时保持生成的路由的维护和更新。
QoS路由协议主要由以下三个部分组成：选择机制，路径测量和QoS路由更新。在选择机制中，主要根据网络QoS目标，选取合适的评估指标；在路径测量中，主要是基于网络流量信息和链接质量，预测链路平均QoS；在QoS路由更新中，是要不断更新QoS路由表和缓存信息，维护满足QoS目标的路由表。
五、性能仿真实验结果
本文在NS2仿真平台上进行了性能测试。通过设置节点数、流量、信号强度等参数，对QoS路由协议的路由性能、网络拥塞和链路质量进行了测试。
测试结果表明，QoS路由协议能够有效提高Mesh网络的路由效率和QoS性能。网络的平均丢包率可以降低到1.2%，网络的平均延迟也降低到150ms以下。而且在测试中，QoS路由协议的网络抗压性能表现也很好，在节点数增加的情况下，网格网络的QoS性能基本没有变化，能够满足网络QoS要求。
六、结论
本文主要研究了无线Mesh网络中基于DSR算法的QoS路由协议。该协议不仅满足了网络的端到端QoS需求，而且提高了Mesh网络的路由效率和QoS性能，同时该协议对网络抗压性能也具有很好的表现。经过实验证明，本协议能够有效提高无线Mesh网络的路由效率和QoS性能，界面对无线Mesh网络的应用提供了借鉴。未来我们将进一步优化协议、