无线多播性能的渐进性分析

论文摘要

随着无线网络技术的迅猛发展,人们越来越方便地通过无线方式连接到网络设备。可以预见这一趋势还将继续,直到人们可以随时、随地访问他们需要的网络资源。因此,现有的网络规模正以前所未有的速度在增长。认识和分析大规模无线网络的基础性能,即网络容量、平均时延、能量消耗等,已成为目前急需解决的问题。Kumar和Gupta[4]提出了一种渐进分析的框架,为解决这一问题提供了有力工具。无线多播技术相对于重复单播,是一种更高效的一对多信息共享技术。它在多媒体组播、军事通信中,有着广泛的应用。本文的核心工作是研究大规模无线网络中,多播的容量、时延和能量消耗,以及它们之间的制约关系。为此,首先回顾了自组织网络下容量、时延等的定义,对已有结果进行了分类总结。然后,从不同层次分析了多播的性能:1)静态网络中,协议模型和物理模型下的多播容量;2)不同网络形状下的多播容量;3)采用多层分布式合作技术,如何提升容量,并分析了相应时延、能量消耗,以及容量与时延间的权衡关系;4)移动网络中,2跳无冗余算法和有冗余算法下的可达容量和相应时延,同时分析了多播时延与容量的基本制约关系;5)在更为一般的移动模型下,以上制约关系的变化;6)加入基站后的混合网络,对多播性能的影响。本文的主要技术路线为渐进分析技术。对上述所得结果,分别与单播和静态多播等现有结果进行了比较。文中结论将对静态和移动大规模无线网络的设计和调度,有重要指导作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 英文缩略语对照表
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题的研究状况及研究意义
• 1.3 本文的组织结构
• 第二章 静态多播容量
• 2.1 模型介绍
• 2.2 协议模型下的多播容量
• 2.3 物理模型下的多播容量
• 2.4 网络形状对多播容量的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 分层分布式合作技术
• 3.1 引言
• 3.2 网络模型和定义
• 3.2.1 网络模型
• 3.2.2 定义
• 3.2.3 传输策略
• 1、一般多播框架
• 2、四种多播合作策略
• 3.2.4 标记
• 3.3 多播容量的上界
• 3.4 MMM 的容量分析
• 3.4.1 多播问题的解决方案
• 3.4.2 网络划分
• 3.4.3 验证假设
• 3.4.4 吞吐量计算
• 3.5 CMMM 吞吐量分析
• 3.5.1 汇聚多播问题的解决方案
• 3.5.2 网络的分割
• 3.5.3 假设的验证
• 3.5.4 传输速率的计算
• 3.6 直接MIMO 传输
• 3.7 时延分析
• 3.7.1 MMM 的时延分析
• 3.7.2 CMMM 的时延分析
• 3.7.3 DMM 和CDMM 的时延分析
• 3.8 能量消耗分析
• 3.8.1 MMM 的能量消耗
• 3.8.2 CMMM 的能量消耗
• 3.8.3 DMM 和CDMM 的能量消耗
• 3.9 结果分析
• 3.10 本章小结
• 第四章 移动网络中多播时延和容量的制约关系
• 4.1 概述
• 4.2 网络模型
• 4.3 两跳无冗余算法中的时延和容量
• 4.3.1 非合作模式
• 4.3.2 合作模式
• 4.3.3 最大容量和最小时延
• 4.4 双跳有冗余中继算法的时延和容量
• 4.4.1 时延的下界
• 4.4.2 时序安排方案
• 4.5 基础的时延和容量的折衷
• 4.5.1 结果的比较
• 4.5.2 多播通信的基础的时延和容量折衷
• 4.6 本章小结
• 第五章 一般移动模型下多播时延与容量的制约关系
• 5.1 概述
• 5.2 时延和容量的基本定理
• 5.2.1 冗余的定义
• 5.2.2 冗余影响网络容量
• 5.2.3 关键传输范围影响网络容量
• 5.2.4 关键传输范围、冗余、容量之间的关系
• 5.3 LSRM 模型下多播时延与容量的制约关系
• 5.3.1 临界传输半径
• 5.3.2 多跳策略
• 5.3.3 有数据复制的容量与时延
• 5.4 GSRM 模型下多播时延与容量的制约关系
• 5.4.1 生成树模型
• 5.4.2 多跳策略与分发策略
• 5.4.3 有数据复制的容量与时延
• 5.5 基站对多播的影响
• 5.5.1 网络结构
• 5.5.2 混合网络对多播的性能约束
• 5.6 本章小结
• 第六章 本文小结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目
• 致谢