无线网络可靠拓扑控制技术研究

发布时间：2020-10-11 03:45

　　 随着无线网络的迅速发展,云、雾、边缘计算以及网络虚拟化技术促使了无线网络新架构的诞生。根据无线网络的结构和特点,整个无线网络可以分成边缘网络和核心网络。本文主要研究无线网络可靠拓扑控制技术,具体包括边缘网络中的拓扑控制和核心网络中的虚拟拓扑映射两个方面。对于边缘网络,网络节点可以通过多跳自组织的方式接入无线多跳网络,而节点的发送功率直接影响网络拓扑和性能,因此需要通过拓扑控制技术优化拓扑结构。对于核心网络,网络虚拟化使多个虚拟应用网络共享同一核心网络资源,提供多样化服务,其中虚拟网络拓扑映射是网络虚拟化的核心技术之一。本文研究内容主要概括如下:首先,针对无线网络中边缘网络的拓扑控制问题,将无线多跳网络的可靠性和网络容量作为拓扑控制的优化目标,基于网络模型、约束和控制手段,提出了三种可靠拓扑控制算法优化网络结构,即基于逻辑扇区优化的网络拓扑控制算法、基于聚类的扇区分割网络拓扑控制算法和基于连通支配集的拓扑控制算法。仿真结果表明,基于逻辑扇区优化的网络拓扑控制算法所生成的拓扑具有可靠的网络拓扑结构特性,能够采用较少的发射功率和链路使网络尽量满足k边连通;当网络密集时,聚类全局扇区分割法和基于连通支配集的拓扑控制算法通过构建虚拟骨干网,可以达到良好的拓扑控制效果,保证了网络拓扑的可靠性。然后,针对无线网络中核心网络的虚拟网络拓扑映射问题,本文基于核心网络,研究分析了虚拟网络可靠拓扑映射方法。考虑到拓扑映射的可靠性、节点CPU资源和链路带宽资源的特点、负载均衡以及链路干扰等问题,提出了一种基于多商品流的多径链路映射算法,并且采用蚁群算法优化求解得到更合理的映射方案。该算法以最小化映射成本为目标函数,利用虚拟节点和链路协同映射的方式,通过动态调整路径分割数目完成虚拟链路的多径映射。仿真表明,该算法在映射成功率、物理网络运营商收益、网络资源使用率和负载均衡等方面具有较好的性能,同时在物理链路故障时通过备用链路提供服务,增强了拓扑映射方法的可靠性。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN92
【部分图文】：

图 3-4 是以上述仿真场景，采用最大临界传输半径构建近似 6 边连通初始网络拓扑，可见网络尤其密集。图 3-5 为采用 SDA 算法（ T 6）构建 1 连通网络拓扑。图3-4 初始网络拓扑图图3-5 SDA算法构建的网络拓扑图

该软件支持网络规模（节点数量）、网络场景大小、临界传输半径中的参数c和参数k 等参数值的动态配置，如图 3-8 所示。图3-8 基于逻辑扇区优化的网络拓扑控制算法仿真效果图

因此在网络平均跳数和网络平均能耗上都低于 SCA-LSS 算法构建的网络。图 3-18 是在密集网络情况下各拓扑控制算法在仿真软件中的运行结果。图3-18 基于聚类的扇区分割网络拓扑控制算法仿真效果图
【参考文献】

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1 王班;马润年;王刚;;基于自然连通度的复杂网络抗毁性研究[J];计算机仿真;2015年08期

2 姚岳;;第五代移动通信系统关键技术展望[J];电信技术;2015年01期

3 姜洪璐;禹继国;王光辉;;无线Ad Hoc网络中k-容错拓扑构造算法[J];计算机工程;2012年09期

本文编号：2836010