無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的跨層設(shè)計(jì)研究的開(kāi)題報(bào)告

無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的跨層設(shè)計(jì)研究的開(kāi)題報(bào)告一、研究背景隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)上，進(jìn)一步拉升了無(wú)線通信技術(shù)的需求。無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)便是一種通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接方式，將無(wú)線節(jié)點(diǎn)互相連接起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)在于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是分布式的，沒(méi)有中心化的管理且每個(gè)節(jié)點(diǎn)的角色可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換。Mesh網(wǎng)絡(luò)給用戶提供了高速度、高可靠性和廣闊的無(wú)線傳輸范圍。因此，在無(wú)線通信技術(shù)的開(kāi)發(fā)中無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而，由于節(jié)點(diǎn)間的距離、信噪比等因素的影響，無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸與網(wǎng)絡(luò)控制面存在著一些問(wèn)題，如網(wǎng)絡(luò)的延遲、吞吐量的不穩(wěn)定和帶寬利用率低等。因此，如何對(duì)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行跨層設(shè)計(jì)，從MAC、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層等多個(gè)層面對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理、協(xié)調(diào)和優(yōu)化，提高網(wǎng)絡(luò)性能，是現(xiàn)今亟待解決的問(wèn)題。二、研究目的本研究旨在通過(guò)跨層設(shè)計(jì)，解決無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸與網(wǎng)絡(luò)控制面的問(wèn)題，提高網(wǎng)絡(luò)性能，推進(jìn)無(wú)線通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。三、研究?jī)?nèi)容1.無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)包括物理層、MAC層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，本研究將對(duì)這幾個(gè)層面的架構(gòu)進(jìn)行研究，探討架構(gòu)的優(yōu)化方式，提升網(wǎng)絡(luò)參數(shù)性能和擴(kuò)展性，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量和穩(wěn)定性。2.無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議設(shè)計(jì)本研究將對(duì)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的MAC層協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn)，提高網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)速度和帶寬利用率，并解決由于節(jié)點(diǎn)的不同位置、深度和信噪比等因素，導(dǎo)致的信號(hào)沖突、碰撞和丟包等問(wèn)題。3.無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)本研究將對(duì)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠嘧兊膯?wèn)題，在提高數(shù)據(jù)傳輸速度和可靠性的同時(shí)降低網(wǎng)絡(luò)延遲，提高網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡和容錯(cuò)性。4.無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議設(shè)計(jì)本研究將對(duì)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層協(xié)議進(jìn)行研究和改進(jìn)，解決由于不同應(yīng)用的特性和需求，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)帶寬和延遲的波動(dòng)問(wèn)題，并提高應(yīng)用層協(xié)議的適應(yīng)性。四、研究方法1.網(wǎng)絡(luò)仿真模擬借助網(wǎng)絡(luò)仿真模擬工具，對(duì)所設(shè)計(jì)的無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)跨層協(xié)議進(jìn)行模擬，通過(guò)擬真實(shí)場(chǎng)景模擬實(shí)驗(yàn)，得到系統(tǒng)最優(yōu)化的運(yùn)行狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)性能的提升。2.網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)驗(yàn)證在實(shí)際無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的場(chǎng)景下，開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)測(cè)試、數(shù)據(jù)采集和性能評(píng)測(cè)等實(shí)驗(yàn)，對(duì)研究成果進(jìn)行評(píng)估和驗(yàn)證，為無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的推廣應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。五、進(jìn)度安排第一年：開(kāi)展無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀調(diào)查研究、開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)仿真和實(shí)驗(yàn)評(píng)測(cè)工作，并初步探索跨層設(shè)計(jì)原理。第二年：在已有研究基礎(chǔ)的基礎(chǔ)上，對(duì)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)和MAC層協(xié)議設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究，在網(wǎng)絡(luò)仿真和測(cè)試方面取得較為明顯的成果。第三年：基于前期研究的成果，在網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議和應(yīng)用層協(xié)議方面進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，在實(shí)現(xiàn)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，提升網(wǎng)絡(luò)的性能和穩(wěn)定性。六、預(yù)期成果本研究將通過(guò)跨層設(shè)計(jì)，解決無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸與網(wǎng)絡(luò)控制面存在的問(wèn)題，提高網(wǎng)絡(luò)性能，具有一定的理論創(chuàng)新和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。研究成果將發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊和國(guó)際會(huì)議上，并將運(yùn)用到實(shí)際應(yīng)用中。完成以下內(nèi)容：1.實(shí)現(xiàn)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)跨層設(shè)計(jì)的研究，并提出相關(guān)理論和算法。2.開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)仿真和測(cè)試平臺(tái)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試和性能評(píng)測(cè)。3.針對(duì)性能問(wèn)題較為突出的場(chǎng)景，提出優(yōu)化方案和設(shè)計(jì)原則。4.撰寫(xiě)論文，獲得本領(lǐng)域的學(xué)術(shù)認(rèn)可和社會(huì)認(rèn)可。五、參考文獻(xiàn)1.TeixeiraA,MíguezH,González-Lape?aD,etal.DesignandEvaluationofaLow-Overhead,Fault-TolerantRoutingProtocolforWirelessMeshNetworks[J].IeeeTransactionsonMobileComputing,2015,14(3):610-623.2.AkhtarH,ChenG,BaigR,etal.MeshRoutingProtocolsforWirelessAdHocNetworks:ChallengesandSolutions[J].JournalofNetwork&ComputerApplications,2014,36(4):623-641.3.LiuJ,WuX,WangX,etal.AnOverviewandComparisonofMeshRoutingProtocolsforWirelessIndustrialNetworks[J].JournalofNetwork&ComputerApplications,2014,42:238-252.4.ChengL,MaJ,ZhangC,etal.DesignandAnalysisofCross-LayerNetworkCoding-BasedHybridARQProtocolforWirelessMeshNetworks[C]//IeeeInternationalConferenceonCommunications(Icc),2015:6606-6610.5.HuangZ,WangJ,RongY,etal.Cross-LayerOptimizationDesi