无线Mesh网络中的接入点部署与拓扑控制研究

摘要

无线Mesh网络作为典型的无线多跳网络，可以有效解决“最后一千米”的宽带接入问题。它融合了无线局域网和Ad Hoc网络的优势，具有自组织、自修复、高带宽等特点，并且能够与 WiMAX、WiFi等无线技术进行无缝融合，充分利用各自网络的优点，为用户提供更好的服务。在网络规划阶段，接入点的有效部署对于控制建网成本有着重要意义，同时，无线网络拓扑结构的优劣对网络的吞吐性能起着决定性作用。本文主要研究无线Mesh网络的接入点部署和网络拓扑控制问题，主要内容包括：
　　1．研究无线 Mesh网络的架构与特性，指出无线 Mesh网络在规划中应当考虑的问题。针对无线Mesh网络特点，深入分析了干扰模型、冲突负载、功率控制对无线接入点部署和拓扑控制的影响。
　　2．针对满足用户通信需求和故障容忍的接入点部署问题，提出相邻边界点搜索算法。在给定区域中，随机分布一定数量通信需求已知的用户，目标是部署最少数量的接入点，当无线接入点发生故障时，受影响的用户能够切换到邻近接入点获得可接受的服务。本文提出的算法分为两个阶段：第一阶段，以最大化接入点有效覆盖范围为目的，通过由外向内逼近的方式部署最少数量的无线接入点；第二阶段，通过对接入点进行功率控制，添加尽量少的接入点以满足用户的正常通信需求和故障容忍的限制。实验结果表明，接入点部署成本得到有效控制。
　　3．针对无线 Mesh骨干网路的拓扑控制问题，提出基于最小生成树与冲突负载的联合拓扑控制(MPCTC)算法。无线Mesh网络骨干网主要有Mesh网关节点与Mesh路由器节点组成，Mesh网关节点可以通过有线连接到互联网，每个路由器节点汇聚了用户的通信量需求。目标是在满足通信投递率和用户通信需求的前提下，构造以网关节点为根，路由器节点组成的网关树，并且使得网络吞吐量最大化。采用最小生成树算法，选出加入网关树的候选节点，将当前网络产生冲突负载最小的节点加入树中。同时，考虑各个网关间的通信负载平衡，网关树通信负载较小的树将优先加入节点。最后，对每个节点采取分布式功率控制。实验结果表明，经过功率控制的拓扑结构吞吐性能得到有效提升。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的和意义

1.3 无线AP部署与拓扑控制研究现状

1.4 本论文的主要研究内容

1.5 本论文的结构安排

第二章 无线Mesh网络技术概述与拓扑控制研究

2.1 无线Mesh网络的架构、特性及应用

2.2 无线Mesh网络与其它无线网络比较

2.3 无线Mesh网络相关IEEE 802系列协议介绍

2.4 拓扑控制分析

2.5 基于最小生成树的功率控制分析

2.6 本章小结

第三章 无线局域网中的接入点故障容忍部署算法

3.1 问题描述

3.2 数学模型建立

3.3 相邻边界点搜索算法

3.4满足用户通信需求的故障容忍接入点覆盖算法

3.5 仿真实验与结果分析

3.6 本章小结

第四章 基于最小生成树和冲突负载的联合拓扑控制算法

4.1 问题描述

4.2 数学模型建立

4.3 基于最小生成树和冲突负载的联合拓扑控制算法

4.4 算法描述

4.5 仿真实验与结果分析

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 下一步工作的展望

致谢

参考文献