無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的信道分配和路由算法的研究.pdf

1、無線網(wǎng)絡(luò)為人們提供便利、快捷的通信方式。無線局域網(wǎng)的熱點覆蓋、蜂窩網(wǎng)的空間資源復(fù)用以及最近WiMax加入3G標(biāo)準(zhǔn)等，都為無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了機遇和空間。作為下一代因特網(wǎng)技術(shù)——無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)，能夠用于擴展無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍、提高網(wǎng)絡(luò)的性能。該網(wǎng)絡(luò)由無線路由器和無線客戶端組成，路由器構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的主干，為其他路由器和客戶提供接入，并通過具有網(wǎng)關(guān)功能的路由器與不同性質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)相連。網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點，路由器或客戶端都能夠收發(fā)數(shù)據(jù)包以及為其他節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)

2、據(jù)包。
　　無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，對它的研究有很多的成果。信道分配和路由是影響網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和性能的重要因素。論文研究目的在于通過研究無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的信道分配和路由算法，針對網(wǎng)絡(luò)多射頻、多跳的結(jié)構(gòu)特點，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，使網(wǎng)絡(luò)獲得更好的性能如帶寬利用率、吞吐量、時延、丟包率等。
　　通過分析、研究主干網(wǎng)模式下典型算法發(fā)現(xiàn)：由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)模式等不同，使用針對adhoc網(wǎng)絡(luò)的信道分配和路由算法并不能從根本上解決網(wǎng)絡(luò)中存在的

3、問題；而現(xiàn)有的無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的信道分配和路由算法正處于研究階段，它們或多或少地在某方面存在缺陷。論文詳細(xì)介紹算法的基本思想以及它們的優(yōu)缺點：
　　(1)將信道分配問題轉(zhuǎn)化為圖的頂點、邊著色問題求解。本論文研究以網(wǎng)絡(luò)連通度和系統(tǒng)干擾作為網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化目標(biāo)。在干擾模型下，通過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制保證通信網(wǎng)絡(luò)的連通性，使用一定的策略如貪心搜索、禁忌搜索等信道分配算法，得到最小的系統(tǒng)干擾。在優(yōu)化過的網(wǎng)絡(luò)圖中進(jìn)行路由；
　　(2)將信道分配和路由轉(zhuǎn)

4、化為一個規(guī)劃問題。以傳輸時間、吞吐量等為網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化目標(biāo)，使用最短路徑、最大流等思想對網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)行優(yōu)化。通常此方法作為主干網(wǎng)上信道分配和路由的主要方法。
　　通過對現(xiàn)有算法的分析研究，論文提出了針對無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的信道分配和路由算法,基本思想如下：
　　(1)用區(qū)組設(shè)計和分層路由的思想，對分布的節(jié)點進(jìn)行區(qū)域的劃分和信道分配，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2-連通的前提下使節(jié)點平均地使用信道，從而將干擾平均到每一個信道；
　　(2)基于拓?fù)?/p>

5、控制的思想，對網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點通信使用的功率進(jìn)行調(diào)節(jié),簡化通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并保持網(wǎng)絡(luò)的2-連通性.對已簡化網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信道分配，最小化系統(tǒng)干擾；
　　(3)對于一定的傳輸模式，通過將信道分配和路由結(jié)合，用規(guī)劃的方法進(jìn)行求解.通過對各個通信區(qū)域內(nèi)的節(jié)點流量的限制獲得網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的均衡。根據(jù)連接上的流量需求進(jìn)行信道分配，增大流量瓶頸連接的傳輸能力，從而縮短傳輸時間,提高吞吐量。
　　將以上提出的算法應(yīng)用在通信網(wǎng)絡(luò)模擬中，得到較為明顯的性能優(yōu)