基于跨层设计的无线Mesh网络资源分配与QoS优化研究

论文摘要

随着技术、市场需求的发展变化,未来无线通信网络将是多种接入技术并存、协同工作的融合网络,宽带化、泛在化和异构互连将成为未来宽带无线通信发展的主旋律。无线Mesh网络(Wireless Mesh Networks, WMNs)作为一种新型的宽带无线网络结构,具有自组织、可通过多跳通信而扩大服务范围以及能够融合异构网络等特点,是实现宽带泛在式一体化通信强有力的候选技术之一。另一方面,近年来多媒体数据通信通信业务总量中的比例迅速上升,这对传输网络提出了更高的服务质量(Quality of Service, QoS)要求。能否满足不同类型的多媒体应用的QoS要求对WMNs的成功与否至关重要,WMNs资源分配与QoS优化已成为当前国内外的研究热点之一。论文以跨层设计技术为基础研究WMNs资源分配与QoS优化方法,首先对WMNs及其QoS的相关概念和面临的挑战进行阐述,指出研究它们的必要性;其次,对WMNs QoS优化的关键技术展开研究,介绍目前各种技术的研究现状,并总结各种典型算法的优缺点。以此为研究基础,本文给出一种基于跨层设计的WMNs资源分配与QoS优化框架,包括(1)总结已有WMNs路由度量的不足,给出一种适合多信道WMNs的路由度量;(2)在一种典型的Ad hoc网络信道分配算法的基础上,给出了一种新型的WMNs信道分配算法;(3)以博弈论为理论基础,设计功率控制算法抑制无线干扰,优化网络的吞吐量和能量效率。最后,探讨提出的资源分配与QoS优化框架在VoIP业务传输中的应用,通过NS2仿真平台进行多角度实验验证和性能评估。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 问题的提出
• 1.3 研究内容
• 1.4 论文组织结构
• 1.5 研究贡献及意义
• 1.6 本章小结
• 第二章 无线Mesh网络资源分配与QoS优化问题研究
• 2.1 无线Mesh网络及其QoS介绍
• 2.1.1 无线Mesh网络
• 2.1.2 无线Mesh网络的QoS问题
• 2.2 无线Mesh网络资源分配与QoS优化问题研究现状
• 2.2.1 无线路由技术研究
• 2.2.2 无线信道分配技术研究
• 2.2.3 无线功率控制技术研究
• 2.3 数学理论工具
• 2.3.1 博弈论
• 2.3.2 M/M/c/∞排队系统
• 2.4 本章小结
• 第三章 无线Mesh网络资源分配与QoS优化框架设计
• 3.1 跨层设计与无线Mesh网络QoS优化
• 3.1.1 跨层设计技术
• 3.1.2 跨层设计与QoS优化
• 3.2 多接口多信道无线Mesh网络
• 3.2.1 队列延迟分析与优化策略
• 3.2.2 性能评估
• 3.3 多接口多信道无线Mesh网络资源分配与QoS优化研究
• 3.3.1 多接口多信道无线Mesh网络跨层QoS路由
• 3.3.2 多接口多信道无线Mesh网络信道分配
• 3.3.3 多接口多信道无线Mesh网络功率控制
• 3.4 多接口多信道无线Mesh网络资源分配与QoS优化框架
• 3.5 本章小结
• 第四章 无线Mesh网络资源分配与QoS优化框架实现
• 4.1 多目标的无线Mesh网络跨层QoS路由机制
• 4.1.1 问题分析
• 4.1.2 多信道无线Mesh网络QoS路由度量
• 4.1.3 多信道无线Mesh网络QoS路由算法
• 4.1.4 算法性能评估
• 4.2 基于信道负载的多信道无线Mesh网络信道分配机制
• 4.2.1 问题分析
• 4.2.2 基于信道负载的多信道无线Mesh网络信道分配
• 4.2.3 多信道无线Mesh网络信道分配算法
• 4.2.4 算法性能评估
• 4.3 基于Curnot博弈模型的WMNs功率控制
• 4.3.1 系统模型及问题定义
• 4.3.2 效益函数
• 4.3.3 问题建模与求解
• 4.3.4 分层结构WMNs功率控制算法
• 4.3.5 算法性能评估
• 4.4 本章小结
• 第五章 无线Mesh网络资源分配与QoS优化框架的应用研究
• 5.1 VoIP介绍
• 5.1.1 VoIP原理及其协议
• 5.1.2 VoIP对QoS的要求
• 5.2 VoIP在WMNs中的应用研究
• 5.2.1 VoIP在无线网络中的传输
• 5.2.2 WMNs支持VoIP业务面临的挑战
• 5.3 仿真与性能评估
• 5.3.1 N52 简介
• 5.3.2 实验参数设置
• 5.3.3 性能分析
• 5.4 实验结论
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与未来工作
• 6.1 论文总结
• 6.2 未来的工作
• 致谢
• 攻读硕士期间从事的科研工作及研究成果
• 参考文献