自组织QoS保证技术
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随着自组织网业务的多样化以及逐渐向公用网络领域渗透，服务质量（QoS）保证问题也变得越来越重要。所谓QoS就是网络为用户传送端到端数据时必须满足的一套可测量的预先定义的基于端到端性能的服务质量，指标包括时延、时延抖动、可用带宽和分组丢包率等。由于自组织网具有多跳性、动态拓扑、分布式、临时性、链路带宽受限、能量受限等特性，因此在自组织网中要支持QoS保证面临以下几个问题：链路质量预测困难，链路带宽预测困难，分布式控制，网络动态性。要解决这些问题，需要网络中的各节点、节点上的各个协议层次的相互协作，共同完成。下面就从QoS MAC访问控制、QoS路由、QoS信令协议等三方面阐述目前较主流的几种QoS技术。
1．无线自组织网络中的QoS MAC访问控制
QoS MAC协议是自组织网络QoS体系中最基本的部分，QoS路由及信令都依赖它并与之协同工作。MAC层QoS保证的主要工作包括：解决介质竞争以及隐藏终端和暴露终端问题，提高吞吐量，支持可靠的单播传输，为分布式无线环境下的实时业务提供资源预留进行QoS保证。
（1）支持QoS的异步MAC协议：IEEE 802.11e
IEEE 802.11的MAC协议是一种异步网络中的接人机制，网络中的节点根据各自的时钟完成接人过程，对信道的使用也不需划分时隙。802.11定义了两类媒体访问控制机制：点协调功能（PCF）和分布协调功能（DCF）。DCF提供分布式接人控制，被广泛用于移动自组织网。
DCF方式是基于载波侦听冲突避免的多址接人（CSMA／CA），协议采用单一共享信道的模式，通过RTS－CTS－DATA ACK的四次握手机制完成分布式数据业务的接入过程，并基本解决了隐藏／暴露终端问题，同时利用载波侦听、冲突避免等技术防止信道中的数据包的冲突。
（2）支持QoS同步MAC协议：E-TDMA
扩展时分多址（EvolutiONary-TDMA，E－TDMA）协议是一种基于广播时序的同步MAC协议，运作在一个纯TDMA信道内，信道被分为控制时期和信息时期。这两个时期具有一定的周期性间隔。控制时期用来更新节点的时序表，该时序表以广播的形式传递，包括控制时序表和信息时序表。根据控制时序表实现控制调度，交换控制信息。根据信息时序表进行信息调度，使节点可以根据自己的需要预约不同数量的时隙。
E-TDMA协议能够根据业务需要为节点预约和分配各种类型（单播、多播和广播）的业务信道，具有较好的扩展性。通过仿真表明，该协议适合于在节点分布均匀、网络拓扑变化较慢，业务负载较重的网络中运行。
2．无线自组织网中的QoS路由
自组织网中的网络状态信息是频繁变化的，因此获取准确的网络状态非常困难，不准确的信息会导致路由失败或路由非最优。节点的随机运动及无线链路可靠性差等问题使得已建立的路由经常失效，需要重建路由，增加了时延和时延抖动。在资源有限的自组织网中需尽量减小路由开销，合理分配无线信道资源。现提出以下几种QoS路由协议：
（1）基于统治节点的逆向标签路由SRL
基于统治节点的逆向标签路由（supernode based reverse labeling，SRL）是一种利用分层结构，将按需与表驱动机制有效结合的QoS单播路由算法。包含三个部分：虚路由发现、逆向链路标签和动态路由修复。
SRI－将所有节点分为统治节点（supernode）和奴隶节点（slavenode），从而构成分层结构。SRI－是一种按需路由算法，当有数据需要发送时，先通过统治节点建立虚路由，目的节点接收到虚路由请求分组后，生成逆向标签消息并在一跳范围内进行广播，节点收到标签后，检查自己是否是虚路由中的统治节点或虚路由中某个统治节点的奴隶节点，是否有足够的带宽资源，能否满足QoS需求中的时延限制等。如果满足条件则继续广播该消息，若不满足则不传播标签消息，也不记录标签信息。最终建立起满足QoS需求的用于转发数据的真实路由。
（2）提供QoS支持的多路径源路由协议QoS－MSR
多路径源路由协议QoS－MSR是基于MSR（multipath Source routmg）的一种QoS路由协议。采用动态源路由DSR发现机制，能够发现多条路径。QoS－MSR考虑的QoS资源为带宽。在路由请求分组中增加了带宽域，任何节点在处理路由请求分组时，除了在路由记录中加入路由信息外，还要在带宽记录中加入自己可用的带宽信息。中间节点接收到路由请求后，可能没有足够的资源满足QoS需求，但它并不就此中断路由发现过程，最终将这条路径的信息回到源节点并记录在路由缓存中，充分利用了路由发现过程中收集的信息。QoS－MSR使用探测机制维护QoS信息，当路由缓存中没有路由信息时，启动flood式的按需路由发现过程。如果路由缓存中已有路由的QoS信息过期，则启动单探测来测量该路径的QoS信息，以减少网络开销。
（3）提供QoS支持的最优化链路状态协议QoS－OLSR
最优化链路状态协议（optimized link state routing，OLSR）是一种基于链路状态的先应式自组织网路由协议，在OSLR中，每个节点都从自己的一跳邻节点中选择一些作为多点中继（multipoint relay，MPR）节点，以最小跳数为度量计算路由，在交换链路信息时，由于只考虑了可达性，因此只适用于尽力而为的业务。为了支持QoS业务，QoS OLSR对OLSR进行了扩展。主要表现在改进了MPR的选择方法，选取合适的QoS度量，利用MPR进行连接允许控制，建立QoS路由。
3．无线自组织网中的QoS信令
QoS信令用来预约和释放资源以及建立、停止和协商网络中的流，根据传输QoS信令的方式，可分为带内信令（In band signaling）和带外信令（out。f－bandsignaling）。带内信令指信令控制信息被携带在数据分组中传播，而带外信令则是使用明确的控制分组来传送信令控制信息。由于自组织网的带宽和功率受限，保持信令容易实现且简单，比设计一个强大但复杂的信令系统更重要，因此，带内信令更适用于自组织网。INSIGNIA是第一个专门为自组织网设计的保证QoS的带内信令协议，通过该信令实现建立、恢复、适应和停止实时业务流，包括快速的流预留、恢复雨调度算法，对流状态信息使用软状态（soft state）方法进行管理。还能够与允许控制模块相结合，在资源需求能够满足的情况下为流分配带宽，否则，将流降级为尽力而为的业务处理。总的来说，INSIGIA是应用于自组织网的一个有效的信令协议，通过与其他网络组件结合，INSIGNIA能够有效地传送自组织网中自适应的实时业务流，但由于流状态信息保存在移动节点中，其可扩展性有待进一步研究。