摘要：AdHoc网络中无线信道的时变特性和网络拓扑的不断变化导致了链路的频繁断续,使得数据包大量丢失。这就要求高层应用协议能够快速访问底层传输协议甚至信道的状态信息,各层协议之间能够根据需要互相交换信息,迅速作出决策,提高分组接收成功率。本文基于QualNet网络仿真器设计并实现了一种网络协议栈跨层交互的机制。结果表明,利用该机制,能够快速建立跨层协议的交互,使得高层协议及时获取低层协议的有用信息,从而可根据信道的状
摘要：
Ad Hoc网络中无线信道的时变特性和网络拓扑的不断变化导致了链路的频繁断续,使得数据包大量丢失。这就要求高层应用协议能够快速访问底层传输协议甚至信道的状态信息,各层协议之间能够根据需要互相交换信息,迅速作出决策,提高分组接收成功率。本文基于QualNet网络
仿真器设计并实现了一种网络协议栈跨层交互的机制。结果表明,利用该机制,能够快速建立跨层协议的交互,使得高层协议及时获取低层协议的有用信息,从而可根据信道的状况动态调节网络协议设置,提高分组发送成功率,优化网络传输的性能。
关键词：无线,网络,跨层,自组织,仿真
1.引言
传统的基于
TCP/
IP的网络协议栈将各个协议层独立开来,相邻层之间通过良好的层间接口进行直接通信,而非相邻层之间不允许进行直接通信。每个协议层专注于完成本层内部的全部功能,而不必去关心
其它层的功能实现。这样做的好处在于,设备厂商内能够专注于某一协议层的网络设备的开发,进行功能优化与添加,只要保证层间接口的标准化,就不会影响到整个网络的互通。这一理念鼓励了设备厂商的技术创新,使得市场上不断出现质优价廉的产品和服务,促成了全球互联网Internet的飞速发展。但是,对于无线动态网络和有线、无线混合异构网络来说,严格的分层限制了信息获取的灵活性,使得网络设计者无法根据无线网络的动态特性做出自适应优化,导致传统用于有线网络的严格分层的协议栈在上述网络中无法高效运行[1]。
在一个典型的无线移动自组织网络（MANET）中,由于无线信道的时变性和节点的移动性,使得链路的断开、路由的改变频繁发生,要维护网络的正常运行,就要及时发送网络控制信息,这就会给目前低带宽的无线链路带来很大的开销。在某一层次的性能优化也许还会导致全局协议栈的性能的降低[2]。同时,基于严格分层的协议栈使得高层协议希望直接得到的网络底层信息需要经历几个中间协议层才能得到,信息的更新带有明显的迟滞性[3]。针对无线网络的特点及问题,许多研究人员提出,打破基于TCP/IP协议栈的严格分层限制,使得相关协议层次能够直接进行信息的交互,从而极大提高网络的传输性能。Vineet Srivastava等人综述了跨层设计的现状和发展方向,将跨层定义为违反参考协议栈构架的协议设计,并将跨层分类为创建新接口、合并相邻层、无新接口的耦合设计和全局垂直信息交互四种[4]。Taesang Yoo等人利用NS-2网络仿真器构建了一个跨层设计框架用以研究Ad Hoc网络上的视频传输性能[5]。XinSheng Xia和Qilian Liang利用OPNET建立了一个
MAC层和物理层耦合的跨层机制[6]。Ning Yang等人基于NS-2建立了物理层和介质访问控制（MAC）层、网络层和MAC层之间的信息交互[7]。
