基于時(shí)延估計(jì)的無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)信道容量分析模型.pdf

1、隨著通信技術(shù)和因特網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，越來(lái)越多的人們需要一種方便快捷的因特網(wǎng)接入服務(wù)，于是融合了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連和低成本高速率等優(yōu)勢(shì)的無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)作為一種無(wú)線寬帶接入技術(shù)，成為了當(dāng)今無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)展的主要方向。
　　 本文通過(guò)對(duì)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的特征、優(yōu)勢(shì)、協(xié)議及相關(guān)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)研和分析，認(rèn)為當(dāng)前無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)面臨著兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：一是對(duì)不同業(yè)務(wù)QoS保障機(jī)制的研究；二是如何在滿足業(yè)務(wù)QoS的基礎(chǔ)上提高無(wú)線資源利用

2、率的研究。針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題，本文開展了以下兩個(gè)方面的研究：
　　 (1)延遲分析。在無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)線信道的干擾以及容量問(wèn)題導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能不穩(wěn)定，而一些帶時(shí)延約束條件的多媒體業(yè)務(wù)對(duì)系統(tǒng)性能及資源的要求較高，而對(duì)于該類業(yè)務(wù)保障機(jī)制的研究的關(guān)鍵問(wèn)題是對(duì)數(shù)據(jù)在無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)一跳傳輸?shù)难舆t分布的準(zhǔn)確把握。為此，本文運(yùn)用排隊(duì)論的M/M/1模型分析數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)層排隊(duì)延遲，給出IEEE802.11競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制下的MAC層競(jìng)爭(zhēng)延遲，最后分析一跳

3、鏈路的吞吐量，進(jìn)而估算出數(shù)據(jù)的物理層傳輸延遲。與以往對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸延遲的研究不同，本文以經(jīng)典排隊(duì)論的M/M/1模型及馬爾可夫鏈為理論依據(jù)，以較低的運(yùn)算代價(jià)準(zhǔn)確給出了數(shù)據(jù)一跳傳輸所經(jīng)歷的各類延遲。
　　 (2)信道容量分析模型。如何提高匱乏的無(wú)線資源的利用率是無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)面臨的另一個(gè)重要議題。本文將跨層設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化，運(yùn)用NUM模型方法提出一個(gè)信道容量分析模型。該模型以信道的有效利用率作為效用函數(shù)

4、的優(yōu)化目標(biāo)，將問(wèn)題具體化為對(duì)信道容量的優(yōu)化；模型的約束條件包括時(shí)延敏感業(yè)務(wù)的時(shí)延約束以及為了降低沖突而設(shè)置的節(jié)點(diǎn)嘗試發(fā)送數(shù)據(jù)概率約束。模型的求解主要是通過(guò)拉格朗日對(duì)偶分解法獲得一個(gè)分布式調(diào)整算法，用于聯(lián)合控制網(wǎng)絡(luò)各層的延遲及MAC層的競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)現(xiàn)在滿足業(yè)務(wù)時(shí)延約束條件下的信道容量最大化。該模型可作為提高無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)信道利用率的有效向?qū)?，在下一步的工作中可將該模型結(jié)果應(yīng)用到路由選擇或速率調(diào)整等算法中。仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了模型的合理性及可