基于Wardrop均衡的无线Mesh网络路由算法的研究

摘要

随着无线客户端产品的快速发展,人们对网络服务的要求越来越高,无线通信网络也随之发展的越来越快,而传统的无线通信网络技术,如蜂窝网络、无线Ad Hoc网络等随着用户数目的增加,使得网络有限的资源制约着系统的容量,使其开始逐渐无法适应用户业务需求的增长。蜂窝网络只适用于人口密集且有永久用户业务需求的地区,却不适合现阶段移动性较大的网络移动客户端设备(手机、Pad等),而最初应用到军事通信领域中的无线Ad Hoc网络由于应用环境和技术成本等原因,也无法直接应用到民用通信领域,但是无线Ad Hoc网络的拓扑结构非常适合移动性较大的人群当中,因此,需要基于移动无线Ad Hoc网络的技术基础,开发出一种完全适用于民用通信的无线网络技术,于是无线 esh网络应运而生。
　　无线Mesh网络是基于无线Ad Hoc网络发展起来的,是一种自形成、自修复和自组织,且可以与现有的无线网络兼容的多跳无线网络。无线Mesh网络的路由算法也是近几年来重点研究的问题,大多数路由算法还是在无线Ad Hoc网络的路由算法的基础上改进的,但无线Mesh网络是一种新型的无线网络结构,存在不同于无线Ad Hoc网络的能量限制小、容量大等特殊性,所以需要对具体的网络环境和拓扑结构加以改进。Wardrop均衡理论最初运用在交通网络的研究中,并产生了深远的影响,特别是在公路规划和交通流量分配等领域有了重要的应用。近年来,有越来越多的学者将Wardrop均衡原理应用在日益发展的无线通信网络中,希望能够开拓出一个新的方向。事实证明,Wardrop均衡模型在通信网络中有良好的适应性。
　　本文首先对无线Mesh网络产生的背景、发展、网络结构及其分类进行了详细的介绍,然后具体介绍了群体博弈中的势博弈和Wardrop均衡原理,以及它们在无线通信网络中的应用,给出了用户均衡原理(User Equilibrium, UE)和系统最优(System Optimization, SO)模型。在Wardrop均衡的UE原理的基础上,提出了一种完全分布式的、自适应的、负载均衡的多路径路由算法。该算法使用链路利用率构造链路阻抗函数,克服了以往路由算法的路径间信号干扰和“热点”问题,并且提高了整个网络的资源利用率。
　　论文研究了基于势博弈模型的无线Mesh网络的路由算法的研究。通过介绍势博弈在无线Mesh网络中的模型,利用动态演化博弈证明论文改进的阻抗函数能够使网络在用户最优的基础上达到系统优化的目的,通过实验仿真加以说明,并且证明UE模型的PoA是有上界的。

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第一章 绪论

1.2 无线Mesh网络概述

1.3 无线Mesh网络的相关路由协议

1.4 无线Mesh网络路由算法的国内外研究现状

1.5 本文的创新及结构安排

1.6 本章小结

第二章 势博弈与Wardrop均衡

2.1 势博弈

2.2 Wardrop均衡

2.3 本章小结

第三章 基于Wardrop均衡的无线Mesh网络的路由算法

3.1 WELBM算法的描述

3.2 算法流程

3.3 仿真实验及性能分析

3.4 本章小结

第四章 基于势博弈的无线Mesh网络路由算法的研究

4.1 无线Mesh环境下势博弈模型的描述

4.2 基于演化博弈的策略更新机制

4.3 无线Mesh网络中基于势博弈的路由算法的实现

4.4 实验仿真

4.5 系统优化程度分析

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文的主要工作

5.2 下一步的工作

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目

致谢