无线 Mesh 网络的应用层转发
摘 要 无线 mesh 网络 中 应用 的协议主要是 TCP 协议。应用层转发 方法 是将传统的端
对端 TCP 连接分成一些短小的连接，它应用在有线网络中以提高 TCP 的性能。本文介绍
了在无线 mesh 网中的应用层转发方法并在本网络中测试了 TCP 的性能。通过这种方法，
无线网络中的结点具有更高的独立性并且往返时间 RTT 也大大缩短。然而，转发也增加了
网络的竞争，为了减少这种竞争，引进了一个简单的调度进程来增进节点间的合作。实验
结果表明，在 4 跳的网络中，应用调度机制能提高将近 50％的网络性能
因此我们得到链路层的分组丢失概率 和 为： （1） 若没有转发，那么就会有
一个流约束： （2） 给定分组错误率 ，到达率如下： （3） 所以节点
传输率如下： （4） 若有转发，在 并且所有的 相同的情况下，实际吞吐 。 在稳定
的状态下，所有的 TCP 的实际吞吐量都相同： （5） 比较（4）和（5），我们
得出： 。所以，若有转发，那么转发节点具有更高的发送率。 模型显示，一旦具有了
转发功能，每个转发节点就试着以比没有转发功能时高的速率传输数据。尽管它使吞吐量
增加了，它同时也增大了隐藏节点的 影响 和链路的分组丢失率，因此 TCP 性能不能明显
的提高。3 简单调度机制的实现 前面的部分我们 分析 了在 WMN 中转发导致低性能的
原因。本部分介绍一种简单的调度机制，该机制可以显著提高吞吐量。 第一步，源节点
发送 M 个分组给转发节点 1。然后，节点 1 设置它的接收窗口为 0 以阻止从源节点发送
过来的任何信息。接着，节点 1 开始向节点 2 发送数据，由于只有一个节点在发送数据，
所以能达到最好的速率，没有延时。当节点 1 发送完毕，它仍处在“拒绝接收”状态，这个
时候节点 2 开始向节点 3 发送数据。节点 2 发送完数据后，就转为“拒绝接收”状态，然后
就会发送一个“释放信号”给节点 1，节点 1 收到后，就从“拒绝接收”状态释放出来，这时
源节点和节点 3 都开始发送数据。最后，节点 2 通过节点 3 发送的“释放信号”跳出“拒绝
接收”状态，由于节点 3 是最后一个转发节点，当它发送完 M 个分组给目的节点后，它自
行从“拒绝接收”状态中释放出来。这时，所有的节点都在同样的状态。这个过程循环不断
的进行，直到源节点数据发送完毕。 通过这个简单的调度算法， 网络 可以达到最大的
并行传输量，而邻节点间没有任何竞争。令 表示链路 i 的实际吞吐量，i=1，2，3 或 4。
我们假设传送释放信号时没有冲突，则总的网络吞吐量为： （6） 其中，D 是每个发
往下一节点的分组的大小，S 是释放信号的长度。 表 2 比较了下列三个系统的性能：不
带转发功能的系统，带转发功能但没有调度算法的系统，既有转发又有调度算法的系统。
毫无疑问，既有转发又有调度算法的系统的性能最好。表 2 性能比较 无转发有转发无调
度机制既有转发又有调度机制 G (kbps)G (kbps)性能提高%G (kbps)性能提高 %2 跳
%%3 跳 %%4 跳
%%4 总结 本文，我们首先对线性拓扑结构的无线 mesh
网络中的 应用 层转发 方法 进行了分析，结果显示，该方法可以提高吞吐量，但由于转发
节点互相独立，它也增加了链路之间的竞争。为了减小这种竞争，提出了一种调度算法来
协调各个转发节点的工作。在 MWMN 中进行实验，结果表明该模型在 4 跳的网络中能提
高将近 50%的性能。 参考 文献 [1]KEith R. Mesh wireless networking [J]. IEEE
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. Lui. Determining the endto-end throughput capacity in multi-hop networks:
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丹,方旭明,马忠建.无线网格网关键技术及其应用 研究 [EB/OL].北极星电技术网..
