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文檔簡介
1、無線Mesh網絡是一種高容量、高速率的新型分布式網絡,它利用多跳無線網狀結構為移動用戶提供到骨干網的寬帶接入。與傳統(tǒng)無線網絡相比,它具有頻譜效率高、覆蓋能力強、兼容性好、部署成本低等諸多優(yōu)點,具有廣泛的應用前景。由于無線Mesh網絡業(yè)務模式多樣、網絡結構和協(xié)議復雜,傳統(tǒng)的網絡分析方法和分層優(yōu)化算法已經不能滿足其設計要求。本學位論文在排隊論、網絡流理論和大規(guī)模線性規(guī)劃理論的指導下,建模分析了無線Mesh網絡的傳輸性能并且設計信道路由聯(lián)合優(yōu)
2、化算法提高網絡吞吐量。本文首先介紹了無線Mesh網絡的基本概念以及關于無線Mesh網絡傳輸性能建模和跨層協(xié)同優(yōu)化的研究現狀、關鍵問題和典型模型。通過對無線Mesh網絡傳輸性能的理論建模分析,我們發(fā)現主要難點在于網絡結構和通信技術復雜、底層協(xié)議多樣,傳統(tǒng)的基于單跳和IEEE802.11 MAC的統(tǒng)一建模方法無法直接應用。為了區(qū)分不同的路由協(xié)議和MAC協(xié)議對傳輸性能的影響、增加模型的適用性,本文提出二層分析框架,它包括兩個子模型:網絡模型和
3、節(jié)點信道模型。前者基于排隊論,考慮網絡拓撲結構、數據流以及多徑路由的影響;后者考慮多信道以及多跳的影響,并根據節(jié)點平均獲取信道時間以及平均隊列等待時間得到全網的平均時延和吞吐量計算公式。為了驗證模型的準確性,本文在AODV路由下分別以TDMA MAC和802.11 MAC為例,推導全網平均時延公式,并利用NS2仿真表明該模型可以比較準確地估計出傳輸時延性能。在對無線Mesh網絡跨層協(xié)同優(yōu)化的研究中,為了解決傳統(tǒng)單層優(yōu)化方案無法有效利用無
4、線Mesh網絡技術特點的問題,本文在傳輸性能模型的基礎上,分析了鏈路層和路由層中影響性能的瓶頸要素,設計出一種帶有反饋機制的信道路由聯(lián)合優(yōu)化算法。包括啟發(fā)式路徑搜索算法、基于原始-對偶算法的最優(yōu)路徑選擇算法、信道分配調整算法等三個部分。其中,啟發(fā)式搜索算法利用“潛在剩余帶寬”的概念有效減少了信道沖突;最優(yōu)路徑選擇算法屬于全局優(yōu)化算法,根據其子問題解的單調性和可行性加入時耗控制模塊有效減少算法時耗;最后文章利用Matlab仿真在隨機拓撲結
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