基于复杂网络理论的无线接入网中继传输研究

摘要

中继传输作为无线接入网的一项关键技术，近几年随着无线通信系统的发展得到了人们的广泛关注。中继技术在扩展网络覆盖范围、延长网络生命周期和提高网络吞吐量等方面有很大的优势。中继节点的选择是中继传输中一个重要问题，也可以将其视为无线接入网多跳路由问题或者路径规划问题。通过合理的中继选择策略，可以有效提高网络性能，从而保障用户的服务质量。
　　本文首先考虑一类无线接入网，网络中的节点位置固定、随机分布，并且面临随机失效的问题。论文结合复杂网络理论中无标度网络模型对随机攻击具有抗毁性的特点，并根据无标度网络模型的生成机制，给出了一种基于无标度网络模型的无线接入网中继传输方法。然后分别通过平均场理论计算和仿真实验两种方法对网络节点度分布情况进行了分析，结果表明网络的节点度分布服从幂指数为3的幂律分布。
　　网络能耗是制约无线接入网发展的关键因素之一，论文在所给出的中继传输方法基础上，继续从降低能耗的角度对方法进行改进，给出了一种高能效的无线接入网中继传输方法。首先，在初始阶段按照新加入节点与中心节点的距离，对节点的到达顺序进行控制，其次在增长阶段根据位置信息对中继选择范围进行约束，以降低额外的通信损耗，然后在数据传输阶段，给出了随机选择和距离最优选择两种方案。最后通过OMNeT++仿真软件对不同规模下的网络能耗情况进行实验分析。
　　最后针对无线接入网节点具有移动性和业务请求不同的特点，将无线接入网上行链路的业务分为文字、语音、视频三种典型业务，并给出了节点运动模型，以期更加符合实际情况，然后综合节点的度和节点之间的距离因素，使用加权效用公式对择优选择阶段的概率选择公式进行改进，给出了一种具有拓扑重构机制的无线接入网中继传输方法。仿真结果表明该方法可以进一步降低能耗。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的主要研究内容和组织结构

第二章 无线接入网中继传输与复杂网络理论

2．1 中继传输技术

2．2 典型的无线接入网

2．2．1 无线自组织网络

2．2．2 多跳蜂窝网络

2．2．3 无线传感器网络

2．2．4 无线Mesh网络

2．3 复杂网络理论

2．3．1 复杂网络特征参数

2．3．2 复杂网络基本模型

第三章 基于无标度网络BA模型的无线接入网中继传输方法

3．1 网络模型和基本假设

3．1．1 网络基本模型

3．1．2 基本假设

3．2 基于BA模型的中继传输方法

3．2．1 基于BA模型的中继传输方法描述

3．2．2 理论分析

3．3 高能效的中继传输方法

3．3．1 传输模型

3．3．2 高能效的中继传输方法描述

3．4 仿真实验及结果分析

3．4．1 仿真实验平台介绍

3．4．2 仿真场景及参数设置

3．4．3 仿真结果与分析

3．5 本章小结

第四章 具有拓扑重构机制的无线接入网中继传输方法

4．1 网络模型

4．1．1 带宽模型

4．1．2 节点运动模型

4．2 具有拓扑重构机制的中继传输方法

4．2．1 基本假设

4．2．2 具有拓扑重构机制的中继方法描述

4．3 仿真实验及结果分析

4．3．1 仿真场景及参数设置

4．3．2 结果与分析

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读学位期间的学术活动及成果清单