無線寬帶網(wǎng)絡(luò)中的資源分配和調(diào)度算法研究.pdf

1、無線寬帶接入技術(shù)的迅速發(fā)展給人們的工作和生活帶來日新月異的變化，可以預(yù)見，在不遠(yuǎn)的將來，無線寬帶技術(shù)會(huì)滲透到世界的每一個(gè)角落。目前，各種無線技術(shù)互補(bǔ)發(fā)展，各盡所長，向接入多元化、網(wǎng)絡(luò)一體化、應(yīng)用綜合化的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，并逐步實(shí)現(xiàn)和寬帶固定網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)融合。如何提高無線資源的分配效率以適應(yīng)日益增長的應(yīng)用需求是當(dāng)前無線通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究課題。本文對(duì)無線Mesh網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)寬帶通信網(wǎng)絡(luò)中的資源分配和調(diào)度進(jìn)行了深入研究，提出了多信道分配算法，分布

2、式聯(lián)合資源調(diào)度算法和容錯(cuò)可伸縮視頻多播資源分配算法等，以最大化提高無線網(wǎng)絡(luò)資源的使用效率。
　　 本文首先研究了多信道無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中的信道分配問題，對(duì)該問題模型進(jìn)行了描述，證明其可以歸約為圖列表著色問題，是NP難解的；然后提出了一種最小化鏈路干擾的度量方法來保證網(wǎng)絡(luò)公平性，并在此基礎(chǔ)上提出了負(fù)載感知和距離受限的集中式信道分配算法，該算法能夠最小化網(wǎng)絡(luò)干擾從而提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。由于集中式算法無法應(yīng)用于大規(guī)模、動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)中，因

3、此對(duì)集中式信道分配算法進(jìn)行擴(kuò)展，提出了分布式負(fù)載感知和距離受限的信道分配算法。分布式方法適用于規(guī)模較大的自組織結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，具有良好的擴(kuò)展性和可靠性。仿真結(jié)果表明分布式算法雖然只使用了局部信息來進(jìn)行信道分配，然而在性能上卻非常接近集中式算法。
　　 為了解決無線網(wǎng)絡(luò)中的單播和多播流量統(tǒng)一信道分配問題，本文提出了傳輸單元的概念，將單播和多播流量統(tǒng)一到相同的模型中，從而將該問題轉(zhuǎn)化為傳輸沖突圖著色問題，并證明了該問題是NP難解的；由

4、于弦圖可以在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)求得極大團(tuán)，而普通圖需要指數(shù)時(shí)間才能找到極大圖，因此本文通過增加一些冗余邊將原始的傳輸沖突圖轉(zhuǎn)化為弦圖；最后，采用了更準(zhǔn)確選擇信道的度量方法，該方法通過計(jì)算互相覆蓋信道間隔和傳輸能量來選擇最小化干擾的信道，并在此基礎(chǔ)上提出了基于弦圖的最優(yōu)信道分配算法，仿真實(shí)驗(yàn)表明該算法無論在單播流量、多播流量還是混合流量中的網(wǎng)絡(luò)性能都優(yōu)于其它算法。
　　 由于無線信道分配、鏈路調(diào)度和路由問題之間互相依賴，單獨(dú)考慮某一問題

5、無法得到滿意結(jié)果，因此本文提出了多信道多接口無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中的信道分配、鏈路和路由選擇聯(lián)合調(diào)度框架，對(duì)該聯(lián)合調(diào)度問題進(jìn)行了模型描述；其次，采用鏈路隊(duì)列模型來描述網(wǎng)絡(luò)流量的狀態(tài)，并且在此基礎(chǔ)上提出了基于兩階段隊(duì)列的分布式最大化調(diào)度算法，該算法能夠得到與最優(yōu)算法可證明比率效率的性能，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該分布式最大化調(diào)度算法與其它相關(guān)算法相比，不僅性能有很大提升，而且算法運(yùn)行復(fù)雜度大大降低。
　　 為了解決移動(dòng)寬帶通信網(wǎng)絡(luò)中的容錯(cuò)視頻