城域無線Mesh網絡的網絡控制與資源管理算法研究.pdf

1、下一代無線通信網絡的目標是靈活方便地為用戶提供高速率互聯(lián)網接入和保障QoS的多業(yè)務寬帶連接。無線Mesh網絡采用多跳自組織組網模式，拓展無線城域網覆蓋范圍，支持固定寬帶接入互聯(lián)網服務和點對點業(yè)務傳輸；同時結合集中式與分布式的網絡控制與資源管理，克服了Ad hoc網絡可控性和安全性差的最大弊端。城域范圍的無線Mesh網絡正處于商業(yè)化初步應用和制定與完善相關協(xié)議的階段中，已經成為無線網絡理論研究的熱點問題之一。 本論文建立了單信道與

2、多信道下基于IEEE 802.16協(xié)議的無線Mesh網絡干擾模型，基于該模型分析了不同形式和條件下的網絡容量，在此基礎上深入研究了單信道與多信道下、全向天線與定向天線下的一系列網絡控制與資源管理算法，并通過理論分析和系統(tǒng)級動態(tài)仿真進行了分析和討論。 首先，概述了單信道下分布式、集中式和混合式無線Mesh網絡的容量分析主要結論；描述了由節(jié)點拓撲得到單信道無線Mesh網絡干擾模型的構造方法，討論了該模型在不同天線條件下的不同形式；分

3、析了二叉樹形式的規(guī)則拓撲樹形單信道無線Mesh網絡中不同層節(jié)點數(shù)與網絡容量的關系，以及非規(guī)則鏈狀拓撲單信道無線Mesh網絡中路徑距離和中繼跳數(shù)與網絡容量的關系。 其次，概述了路由、調度和功控等單信道無線Mesh網絡中網絡控制與資源管理的關鍵問題；建立了包含網絡結構模型、鏈路干擾模型和樹形路由及上下行業(yè)務模型等在內的單信道無線Mesh網絡系統(tǒng)模型；提出了全向天線下基于最大并發(fā)集的公平下行調度算法和基于樹形動態(tài)規(guī)劃方法的上行調度算法

4、；提出了定向天線下基于樹形分層方法的下行調度算法和基于緩存隊列和信道條件的上行調度算法；提出了全向天線下基于迭代法和基于博弈論的分布式功率控制算法。 再次，概述了分析多信道無線Mesh網絡容量的三種典型方法；描述了由節(jié)點拓撲和信道及接口約束條件得到多接口多信道(MRMC，multi-radio multi-channel)無線Mesh網絡干擾模型的構造方法；運用基于信息論的容量分析方法，得出了MRMC無線Mesh網絡的容量與信道

5、數(shù)和接口數(shù)的某種比值相關的結論；運用基于MRMC干擾模型的容量分析方法，得到了MRMC無線Mesh網絡容量的接口約束范圍和信道約束范圍的臨界點條件及其影響因素。最后，概述了多信道無線Mesh網絡的路由建立和信道分配算法的三種主要方法；建立了包括網絡結構模型、多信道鏈路干擾模型和樹形路由及上下行業(yè)務模型在內的MRMC無線Mesh網絡系統(tǒng)模型；提出了基于次優(yōu)解算法的MRMC上下行混合調度算法和基于線性規(guī)劃最優(yōu)化算法的MRMC路由與調度算法。