多信道无线Mesh网络中的信道分配研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:pzl_530
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摘要:无线Mesh网络也称为无线网状网或无线多跳网,是一种新型的无线网络架构,是无线终端接入Internet的一种非常具有竞争力的解决方案。它能够动态的自组织、自配置,并且具有成本低、易维护、业务稳定、扩展性好,网络容量大等优势,已逐步成为了宽带无线通信的研究热点。随着无线网络和移动互联网业务的不断发展,用户数量在不断增加的同时,用户对带宽的需求也在不断上涨,如何进一步提高网络容量成为了无线Mesh网络能否被广泛应用的关键问题之一。多射频多信道是解决这一问题简单而又有效的方法,如果能够有效的利用多个信道,就可以大幅度的提高无线Mesh网络的吞吐量,因此本文以提高网络的吞吐量为目标,研究了无线Mesh网络中的信道分配问题。首先,本文系统介绍了无线Mesh网络的相关基础知识,分析了WMN中信道分配的限制和挑战,并在此基础上总结了WMN中信道分配算法的优点和不足。本文针对无网关的无线Mesh网络,其业务主要是Mesh终端用户之间的业务,本文提出了一个整数线性规划ILP模型,将WMN的信道分配问题转化成了ILP模型,模型的目标是最小化网络的干扰,即最小化网络中干扰链路对的数目。ILP模型可以用于最优信道分配的求解,可指导小型网络的实施。其次,由于求解ILP模型的时间是以指数速率增长的,因此ILP模型只能用于小型网络。为了解决这一问题,本文又提出了一种基于链路层最优的集中式信道分配算法,算法针对的业务模型也是无网关Mesh网络中Mesh终端用户之间的业务,算法的目标与ILP模型一致,即最小化网络的干扰数,进而提高网络的容量。最后通过NS2仿真,证明了本算法可以有效的提高网络的吞吐量。本算法可应用于实际的大型网络。再次,针对有网关的无线Mesh网络,其大部分业务来自网络或是去向网关,因此可能造成网关热点问题和链路不均衡问题,本文联合考虑了这两个问题,提出了一种基于节点优先级的集中准静态信道分配算法,算法的目标就是能够有效的避免节点瓶颈问题和均衡各个链路的流量,进而提高网络的吞吐量。通过多个场景下的NS2仿真实验,对本文的算法和现有比较成熟的算法进行比较和分析,表明本文提出的信道分配算法可以有效的提高整个网络的性能。最后,对全文的主要工作进行了总结,并提出了需要进一步研究和完善的各项工作。
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