机载无线局域网布局优化与负载均衡研究

摘要

随着无线通信的快速发展，人们对于随时随地能享受互联网服务的需求日益增长，飞机客舱作为信息孤岛也被提出要实现移动通信，是否提供机载移动通信已成为乘客选择航空公司的一大因素。论文结合中国商用飞机有限责任公司合作项目——“地空宽带数据链通信系统原型样机研发及测试”，研究机载无线局域网布局优化与负载均衡的相关问题，主要研究内容和成果如下：　　①飞机客舱布局呈隧道型，客舱中座椅和乘客的分布密集，信号受反射及散射的影响形成不同的多径成分，导致客舱中信号衰落现象严重。一般可通过增加AP的发射功率以克服信号衰落，但是在飞机客舱中部署无线局域网必须保证移动信号不对航空电子系统造成干扰，需将传输功率限制在满足安全性所要求的某个阈值之下。因此，本文采用部署多个AP（Access Point）的方法将飞机客舱中无线局域网划分为多个小区，以降低各个AP的发射功率及信号衰落对通信的影响。本文以客舱AP总发射功率最小和部署最少AP数量为目标函数。根据目标函数，建立舱内AP布局优化模型，并提出联合优化算法对所建模型进行求解，仿真结果表明联合优化算法不仅能根据用户的分布规律优化客舱AP布局还能有效减少客舱AP数量，为飞机客舱高密度交叠通信网络的AP部署提供参考。　　②在WLAN（Wireless LocalArea Network）中，用户终端在接入或漫游过程中以接收信号强度作为连接标准，而不考虑所连AP的负载情况。针对各AP间所承载的流量负载存在不平衡，即有一些AP负载很高，而与其相邻AP的负载却很轻甚至处于空闲状态问题。考虑到在飞机上进行无线局域网规划中AP的发射功率受电磁兼容条件限制，本文研究了基于功率控制的WLAN负载均衡问题。将最小化拥塞负载的问题转化为寻找存在最小化拥塞负载网络状态的问题，提出了最大最小优先级负载均衡算法，仿真结果表明该算法能够在保证用户可靠通信的前提下，实现无覆盖黑洞的全局负载均衡。

目录

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 机载Wi-Fi及无线接入点部署发展现状

1.2.2 WLAN负载均衡的研究现状

1.3 本文主要研究内容

1.4 章节安排

2 WLAN多接入点部署与负载均衡相关技术

2.1 引言

2.2 WLAN多接入点部署技术

2.2.1 部署多接入点的应用需求

2.2.2 错频部署与同频部署

2.3 WLAN负载均衡相关技术

2.3.1 基于终端控制的负载均衡

2.3.2 基于网络控制的负载均衡

2.4 本章小结

3 机载无线接入点布局及数量优化

3.1 引言

3.2 舱内网络优化模型的建立

3.3 舱内网络优化模型的求解

3.4 仿真结果分析

3.5 本章小结

4 机载无线局域网的负载均衡算法设计

4.1 引言

4.2 建立负载均衡系统模型

4.3 基于功率控制的负载均衡

4.3.1 问题描述

4.3.2 先验知识模型

4.3.3 有限知识模型

4.3.4 最大最小负载均衡算法

4.4 仿真结果与分析

4.5 本章小结

5 总结与展望

参考文献

附 录

A. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目

B. 作者在攻读硕士学位期间获得的荣誉奖励

C. 学位论文数据集

致 谢