無(wú)線Mesh網(wǎng)流量負(fù)載均衡關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、無(wú)線Mesh網(wǎng)是重要的下一代無(wú)線接入技術(shù)。流量負(fù)載均衡技術(shù)能實(shí)現(xiàn)無(wú)線Mesh網(wǎng)吞吐量及QoS性能的提升,是無(wú)線Mesh網(wǎng)技術(shù)研究的熱門課題。無(wú)線Mesh網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中,無(wú)線骨干層處于核心地位,對(duì)無(wú)線Mesh網(wǎng)性能有重要影響。由于無(wú)線骨干層由網(wǎng)關(guān)和Mesh路由器節(jié)點(diǎn)組成,無(wú)線Mesh網(wǎng)流量負(fù)載均衡有賴于兩個(gè)方面：其一是網(wǎng)關(guān)之間的負(fù)載均衡,其二是Mesh路由器之間的負(fù)載均衡。因此,本文關(guān)于無(wú)線Mesh網(wǎng)流量負(fù)載均衡技術(shù)的研究工作基于兩個(gè)方面展

2、開(kāi),即網(wǎng)關(guān)負(fù)載均衡技術(shù)和Mesh路由器負(fù)載均衡技術(shù)。針對(duì)網(wǎng)關(guān)負(fù)載均衡問(wèn)題,本文從網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)階段著手,提出負(fù)載均衡的網(wǎng)關(guān)部署問(wèn)題,同時(shí)考慮網(wǎng)絡(luò)QoS因素和部署費(fèi)用；針對(duì)Mesh路由器負(fù)載均衡問(wèn)題,本文研究具有負(fù)載感知能力的路由度量及其協(xié)議,以及QoS優(yōu)化的多路徑路由路徑流量分配策略。本文圍繞網(wǎng)關(guān)及Mesh路由器負(fù)載均衡問(wèn)題進(jìn)行了深入研究,主要工作如下：
　　 (1)針對(duì)負(fù)載均衡的網(wǎng)關(guān)部署問(wèn)題,提出負(fù)載均衡的網(wǎng)絡(luò)分簇算法,設(shè)計(jì)遺傳算法

3、達(dá)到數(shù)量及負(fù)載均衡的雙重優(yōu)化
　　 本文定義網(wǎng)關(guān)負(fù)載均衡度量,提出負(fù)載均衡的網(wǎng)關(guān)部署問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)的負(fù)載均衡部署,提出網(wǎng)關(guān)部署的貪婪算法Greedy Partition,該算法通過(guò)調(diào)整簇結(jié)構(gòu)貪婪地減小網(wǎng)關(guān)之間負(fù)載的差別。為達(dá)到網(wǎng)關(guān)數(shù)量與負(fù)載均衡的雙重優(yōu)化,利用遺傳算法在多目標(biāo)尋優(yōu)方面的優(yōu)勢(shì),設(shè)計(jì)遺傳算法GA Placement求解網(wǎng)關(guān)數(shù)量最少、負(fù)載均衡的部署方案。在遺產(chǎn)算法GA Placement設(shè)計(jì)中,力求與Greedy P

4、artition算法相結(jié)合,以實(shí)現(xiàn)在較少迭代次數(shù)下得到網(wǎng)關(guān)數(shù)量和負(fù)載均衡兩方面優(yōu)化的網(wǎng)關(guān)部署方案。
　　 (2)針對(duì)網(wǎng)關(guān)部署費(fèi)用的差別,提出基于鄰接矩陣和部署性價(jià)比的網(wǎng)關(guān)部署算法,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)負(fù)載均衡部署中的費(fèi)用優(yōu)化
　　 本文提出費(fèi)用最小且負(fù)載均衡的網(wǎng)關(guān)部署問(wèn)題,針對(duì)網(wǎng)關(guān)性能存在差別這一特點(diǎn),設(shè)計(jì)新的網(wǎng)關(guān)負(fù)載均衡度量。提出費(fèi)用優(yōu)化及網(wǎng)關(guān)負(fù)載均衡的網(wǎng)關(guān)部署算法CLGP,該算法基于鄰接矩陣和部署性價(jià)比進(jìn)行網(wǎng)關(guān)選擇,并對(duì)網(wǎng)關(guān)部署

5、費(fèi)用及負(fù)載均衡進(jìn)行迭代優(yōu)化。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的有效性,算法執(zhí)行復(fù)雜性較低。
　　 (3)基于圖論支配集理論,提出有限支配集概念,把費(fèi)用最小網(wǎng)關(guān)部署問(wèn)題歸結(jié)為圖的最小權(quán)有限支配集問(wèn)題,并提出相應(yīng)的求解算法
　　 本文基于網(wǎng)關(guān)部署問(wèn)題與圖論支配集問(wèn)題的相關(guān)性,提出有限支配集的概念,并把費(fèi)用最小滿足QoS約束的網(wǎng)關(guān)部署問(wèn)題轉(zhuǎn)化為最小權(quán)有限支配集問(wèn)題。提出求解問(wèn)題的貪婪算法Greedy_LDS和粒子群優(yōu)化算法PSO_LDS。G

6、reedy_LDS具有較低的算法復(fù)雜性,PSO LDS以執(zhí)行時(shí)間增加為代價(jià)可以找到較優(yōu)的解。兩算法各有優(yōu)勢(shì),具有重要的參考價(jià)值。
　　 (4)基于無(wú)線Mesh網(wǎng)流量自相似性,進(jìn)行流量預(yù)測(cè),并綜合當(dāng)前流量與預(yù)測(cè)流量信息到路由度量及協(xié)議中,實(shí)現(xiàn)路由選擇的負(fù)載自適應(yīng)
　　 本文利用自相似流量的可預(yù)測(cè)性,進(jìn)行流量預(yù)測(cè)；提出節(jié)點(diǎn)可負(fù)載度的概念,并作為路由度量,該度量包含了當(dāng)前流量和預(yù)期流量的信息,可以很好地反映在將來(lái)的一段時(shí)間里節(jié)

7、點(diǎn)仍可接受負(fù)載的能力,由此實(shí)現(xiàn)路由選擇的前瞻性和預(yù)見(jiàn)性；提出具有負(fù)載均衡的路由協(xié)議LBDSR,該協(xié)議以路由中節(jié)點(diǎn)可負(fù)載度均值來(lái)衡量路由的好壞,從而達(dá)到網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡。仿真實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重時(shí),LBDSR協(xié)議與其它協(xié)議相比,有更好的網(wǎng)絡(luò)吞吐量和端到端時(shí)延。
　　 (5)基于網(wǎng)絡(luò)演算理論分析路徑時(shí)延及其抖動(dòng)上界,并提出時(shí)延及抖動(dòng)優(yōu)化的多路徑流量分配算法
　　 本文基于多媒體應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量研究多路徑路由協(xié)議中路徑流量分配