无线自组织网的跨层拥塞控制研究

无线自组织网所具有的多跳传输、节点资源受限、无线带宽小和拓扑结构动态变化等特点易造成网络数据拥塞。目前国内外研究提出了不同网络协议层的拥塞控制算法，如端到端的TCP、逐跳的局部拥塞反馈与控制、负载均衡路由等，但缺乏对这些不同协议层拥塞控制算法相互作用的认识和在无线自组织网中联合使用的效果评价。本项目首先通过控制理论建模和网络仿真来分析端到端、逐跳以及负载均衡路由三种拥塞控制机制之间相互作用的机理，揭示这些算法在无线自组织网络中联合使用时的性能效果。然后，本项目应用网络效用最大化理论对无线自组织网进行建模和问题分解，提出系统化的拥塞控制理论和技术途径。在此基础上，本项目构建适用于无线自组织网跨层协作的拥塞控制协议架构和相关算法，并探索不同业务种类的跨层拥塞控制策略。本项目在无线自组织网跨层拥塞控制协议设计和拥塞控制算法上获得理论进展，同时开展了这些理论成果在无线自组织网中的应用实例验证。

无线自组织网具有快速自组织、自配置、自愈合的优点，并且网络的架设简单、部署便捷，灵活性高，成本低廉，易于维护，具有广泛的应用前景。移动自组织网在无线链路通信中存在很多问题，如低带宽，链路不稳定，网络易形成拥塞等因素进一步影响着无线自组织网络的性能，本项目致力于研究无线自组织网络的拥塞控制。首先研究了基于概率预测的拥塞控制算法，它是基于贝叶斯网络的概率预测模型算法，该算法需要利用网络参数构建贝叶斯网络的概率预测模型，使用该模型根据对网络的实时参数进行推理预测来调整网络参数。然后研究了基于贝叶斯网络的固定码率发送速率调整的拥塞控制算法，本项目使用已建立的贝叶斯网络来预测网络状态，将队列长度分为了三种状态，通过预测自组织网络中的队列长度来获得网络状态的概率。通过概率的大小来判断当前网络状态。接着本项目研究了适用于多跳移动自组织网的拥塞控制算法，它充分利用多参数判断网络状态的特点，根据无线链路中的干扰情况，结合网络的实时状况动态调整拥塞窗口上限方法，即在网络丢包率较高时，适当降低拥塞窗口的值，这样最大程度上减少无线链路中数据传输的冲突和干扰，避免整个自组织网络的性能下降。随后本项目搭建海上无线自组织多跳网络系统的实验平台，通过该实验平台来模拟海上无线自组织多跳网络系统并验证相关性能效果。最后本项目研究了卫星网络拥塞控制，本项目提出一种适应卫星长传播时延的拥塞控制算法，它主要从丢包的检测，慢启动阶段改善和阈值增加三个方面进行改进，使其更好地适应卫星链路的特点，从而改善TCP的性能。.本项目共申请了国家发明专利5项，发表论文31篇，其中SCI检索论文2篇，EI 检索论文18篇。该项目培养的已毕业硕士研究生9名，在读博士生4名。在本项目研究成果基础上，拟申报2016年海南省科学技术进步奖。