绿色无线网状网络中可充电节点部署问题的研究

摘要

近年来随着无线通信技术的发展和因特网规模的迅猛增长，无线网状网络（Wireless Mesh Networks，WMN）逐渐发展成为一种适用于“最后十公里”的接入网络部署方案，并广泛应用于现实场景中。随着无线网状网的部署和运营，电能供应节点所需的能量消耗和高额成本投入随之急剧增长。针对无线网状网中持续增长的能量消耗问题，采用绿色能源供能的可充电路由器进行网络部署的方案在近年来逐渐获得关注和研究。本文即在采用可充电路由器构建绿色无线网状网的新场景下，研究满足用户服务质量(Quality of Service，QoS)和最小化部署以及运营成本的节点部署问题。
　　本文的研究场景分为两大类，分别定义为基础场景和复杂场景：前者只考虑绿色可充电路由器的部署，后者则由电能供电网关和可充电路由器混合部署。在上述场景下，本文研究的节点部署问题概括如下：在满足用户流量需求，网络服务质量要求，有限且动态能量供应等一系列约束条件下，如何部署节点从而尽可能缩减成本。根据场景的不同，约束条件和目标函数也相应变化。本文首先通过数学建模将实际部署问题表述为数学优化问题，在建模过程中定义了可充电路由器充放电的能量模型，并提出网络失败率这一概念取代传统覆盖率衡量标准。随后提出适用于不同场景的用户和路由器间的连接算法，并结合多种经典算法提出切实可行的节点部署算法，得出近似最优解。最后通过大量实验仿真验证所提出算法的高效性和可行性。
　　具体而言在不同场景下节点部署问题的关注点不同。在基础场景下，本文考虑在能量，容量等约束条件下尽可能减少可充电路由器的个数，进一步引入资源分配中常用的比例公平概念，具体提出两类分别侧重于效能和公平的用户和路由器的连接算法；在复杂场景下，本文综合考虑部署成本和与能耗相关的运营成本，目标是缩减网络规划的总成本，并提出两类基于最小成本值的连接算法分别应用于节点间的连接以及节点与用户之间的连接。

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英文摘要

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1 绪 论

1.1研究背景

1.2研究意义

1.3 论文研究内容

1.4论文章节安排

2 WMN网络规划问题研究现状

2.1 WMN网络规划问题总述

2.2 路由，信道和协议等方案

2.3 WMN节点放置问题的相关研究

2.4 WMN能量问题的相关研究

3 基础场景的数学建模研究

3.1 问题概述

3.2 数学建模

4 基础场景下算法与仿真的研究

4.1 用户和路由器的连接算法

4.2 改进的部署算法

4.3 仿真实验和结果

5 复杂场景下的节点部署问题

5.1 系统概述

5.2 问题阐述

5.3算法思路

5.4 实验仿真

6 总结与展望

6.1论文工作总结

6.2未来研究方向

致谢

参考文献

攻读硕士期间的学术成果