基于MRMC的无线Mesh网络信道分配算法研究

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近年来,随着通信技术的发展,多跳无线网络受到越来越多的关注。从早期的ad hoc在军事领域的应用,到今天的无线Mesh网络(Wireless Mesh Network,WMN)走向商用,无线Mesh网络己成为人们关注的新技术。无线Mesh网络也被称为“社区无线网络”,已经成为实现下一代无线互联网的一种全新、高效、廉价的网络架构解决方案。由于无线Mesh网络中相邻节点之间存在干扰,因此,随着网络中节点和跳数的增加,网络的容量和端到端的吞吐量急剧下降。利用多接口技术可以有效地降低无线Mesh网络干扰以及提升网络容量,这是因为多接口技术可以为网络中的节点和链路分配不同的信道。因此,本文以提升无线Mesh网络容量为目标,主要研究了多接口多信道(MRMC) WMN中的信道分配问题。首先,本文介绍了无线Mesh网络的架构、特点及其一些主要的应用,然后分析了无线Mesh网络的容量问题和相关解决方案,并详细阐述了其中的多接口技术以及所带来的优势。其次,本文应用了一种新的归类方法将现有的各种Mesh网络信道分配算法进行了分类,并详细阐述了各种算法类型里的几种典型信道分配算法。再次,本文以有效地降低网络的整体干扰度为目标,构建了一种全网信息可知的0-1整型集中式信道分配优化模型。本文提出的模型考虑了每条链路的流量负载,以及应用了一种新的链路干扰度量。由于遗传算法(Genetic Algorithm, GA)能有效地解决函数最优化问题,因此本文采用GA算法对模型进行优化求解。仿真结果表明,网络的整体吞吐量获得了一定的提升。接下来,本文为了进一步解决信道分配过程中的问题,即降低干扰的同时也能提高网络的连通性,提出了两种贪婪式信道分配算法,即基于链路簇的干扰流量感知信道分配算法和基于最小生成树的干扰流量感知信道分配算法。第一种算法能有效的阻止网络中的“波纹效应”,而第二种算法可以在实现“拓扑保留”的基础下,有效地降低网络的开销。经NS-2仿真表明,这两种算法在不同的条件下均能够有效地提高网络的整体吞吐量,以及降低网络的丢包率。最后,对全文工作进行了总结,指出当前工作中的不足,为以后的研究工作指明了努力方向。
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