认知无线Mesh网络中联合资源分配的路由技术研究

摘要

无线Mesh网络是一种新型的无线网络结构，具有高速率、高带宽、高可靠性、部署快捷、可扩展性强等优点，成为近年来业界研究的热点。认知无线电技术允许用户伺机使用空闲频谱，有效缓解了频谱资源短缺的问题。认知无线Mesh网络结合了无线Mesh网络与认知无线电技术的优势，在提高资源利用率与网络容量等方面具有巨大潜力。本文针对认知无线Mesh网络的特点，对联合资源分配的路由优化问题进行了深入研究。
　　针对认知无线Mesh网络中的路由问题，给出了基于SINR干扰模型的联合信道分配与功率控制的路由模型。以最小化网络时延为目标，提出了基于蚁群算法和粒子群算法的单径路由优化算法。采用嵌套优化的方法，外层采用蚁群算法进行单径路由路径的查找，内层采用粒子群算法进行节点信道分配和功率控制。以最大化网络流量为目标，提出了基于细菌觅食优化算法和线性规划的多径路由优化算法。外层采用细菌觅食优化算法进行节点信道分配与功率控制，为了防止链路失效，内层采用线性规划进行多径路由选择。一系列仿真实验结果验证了算法的有效性。
　　为了进一步提高网络传输性能，提出一种基于流量预测的认知无线Mesh网络的资源分配及动态路由优化机制。通过对全网路由需求进行实时监测，将监测到的流量值连同时间戳进行保存，用来对未来小段时间内的网络路由需求流量值进行预测。在进行资源分配时，所要满足的路由需求流量值就是实际监测的流量和预测的流量之和，并据此进行资源分配和路由查找。进一步，搭建了基于流量预测的资源分配与动态路由优化的离散仿真系统。实验结果表明，本文所提机制能够在满足动态路由的基础上，显著改善网络的传输性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 无线Mesh网络概述

1．1．1 无线Mesh网络的起源

1．1．2 无线Mesh网络的基本结构

1．1．3 无线Mesh网络的特点

1．1．4 无线Mesh网络的应用

1．2 认知无线电技术概述

1．2．1 认知无线电的起源

1．2．2 认知无线电的主要特征

1．2．3 认知无线电发展现状与趋势

1．3 认知无线Mesh网络

1．4 本文的主要内容和结构

第2章 认知无线Mesh网络中资源分配和路由技术研究现状

2．1 资源分配研究现状

2．1．1 信道分配研究现状

2．1．2 功率控制研究现状

2．2 路由技术

2．2．1 单径路由和多径路由

2．2．2 静态路由和动态路由

2．3 认知无线Mesh网络跨层优化技术

2．3．1 跨层优化技术的研究现状

2．3．2 跨层优化设计面临的挑战

2．4 本章小结

第3章 基于最小传输时延的单径路由优化

3．1 引言

3．2 网络模型

3．3 基于最小传输时延的单径路由优化算法

3．3．1 优化求解算法框架

3．3．2 基于粒子群算法的信道分配与功率控制

3．3．3 基于蚁群算法的路由路径选择

3．4 仿真实验与性能分析

3．5 本章小结

第4章 基于最大网络流量的多径路由优化

4．1 引言

4．2 网络模型

4．3 基于最大网络流量的多径路由优化

4．3．1 优化求解框架

4．3．2 基于细菌觅食优化算法的信道分配和功率控制

4．3．3 基于线性规划的路由路径选择

4．4 仿真实验与性能分析

4．5 本章小结

第5章 基于流量预测的资源分配及动态路由优化

5．1 引言

5．2 网络模型

5．3 基于流量预测的资源分配与动态路由优化

5．4 离散仿真系统的设计与实现

5．4．1 离散仿真系统的设计

5．4．2 离散仿真系统的实现

5．5 系统仿真及性能评估

5．6 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 本文总结

6．2 研究展望

参考文献

致谢

作者攻读硕士学位期间的科研成果情况