无线Mesh网络信道分配算法的研究

论文摘要

随着世界信息化的快速发展，用户对网络通信的要求不断提高。无线Mesh网络是一种新兴的“最后一公里”无线宽带接入技术，具备高容量、高效率、低成本等特点。无线Mesh网络广泛的应用前景，使其逐渐成为人们关注的焦点。目前，无线Mesh网络的研究在全世界范围内十分活跃，成为国内外计算机网络领域的一个研究热点。无线广播特性使得位于同一信道的相近链路上的通信存在干扰，从而降低网络吞吐量。无线Mesh网络的多信道技术允许不同信道上的并发传输，可有效提高网络吞吐量，但不恰当的信道分配会造成网络分割或链路失效。因此如何优化利用有限的网络资源，对提高无线Mesh网络的性能起着重要的作用，具有重要的理论意义和应用价值。信道分配问题是NP难问题，本文在拓扑维持的基础上，从不同角度出发研究并设计信道分配算法。(1)研究了基于链路的信道分配问题，由于不可能在多项式时间内找到最优解，提出基于离散粒子群的信道分配算法，通过粒子进化来寻找信道分配问题的近忧解。为了降低算法的复杂性，同时提出两种启发式算法，其中的集中式算法可以在O(K*|E|2)时间复杂性下快速得到分配结果，同时，给出了该算法的分布式实现。最后，指出所设计的算法可方便应用到考虑通信负载不均衡情况下的信道分配问题，并具有很好的健壮性和灵活性。(2)研究了基于节点的信道分配问题，该分配策略允许相邻节点之间存在多条位于不同信道上的链路。提出采用整数线性规划(ILP)的方法来寻找最优解，以及提出了基于离散粒子群的信道分配算法，该算法通过粒子的进化来寻找近似最优解，并通过实验仿真验证算法的性能。同时也讨论了如何将上述算法应用到通信负载不均衡的情况，以及分析了如何充分利用网络节点的接口来获得最大的网络吞吐量。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本文的组织结构
• 第二章 无线 Mesh 网络概述
• 2.1 无线 Mesh 网络的起源与定义
• 2.2 无线 Mesh 网络的体系结构
• 2.3 无线 Mesh 网络的优势
• 2.4 小结
• 第三章 无线 Mesh 网络的信道分配及其策略
• 3.1 信道分配问题
• 3.2 信道分配策略
• 3.3 小结
• 第四章 基于链路的信道分配算法
• 4.1 引言
• 4.2 系统模型
• 4.2.1 网络模型
• 4.2.2 干扰模型
• 4.2.3 冲突图
• 4.2.4 基于链路的信道分配问题
• 4.3 基于离散粒子群算法的信道分配算法（DPSO-LCA）
• 4.3.1 粒子群算法的基本思想
• 4.3.2 离散粒子群算法的概述
• 4.3.3 基于 DPSO 的信道分配算法
• 4.4 启发式算法
• 4.4.1 集中式算法（CHA）
• 4.4.2 分布式算法（DHA）
• 4.6 实验仿真及分析
• 4.7 相关讨论
• 4.8 小结
• 第五章 基于节点的信道分配算法
• 5.1 引言
• 5.2 系统模型
• 5.2.1 网络模型
• 5.2.2 干扰模型
• 5.2.3 冲突图
• 5.2.4 基于节点的信道分配问题
• 5.3 基于整数线性规划的信道分配算法（ILP）
• 5.4 基于 DPSO 的信道分配算法（DPSO-NCA）
• 5.5 实验仿真及分析
• 5.6 相关讨论
• 5.7 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 在学期间研究成果及发表的学术论文