基于无线Mesh网络信道资源分配及高效利用的研究

发布时间：2017-07-20 18:19

  本文关键词：基于无线Mesh网络信道资源分配及高效利用的研究

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【摘要】：随着无线接入技术的发展,无线Mesh网络作为一种低成本且高效可靠的接入网络形式得到了越来越多的关注。无线Mesh网络作为一种接入网络,通常具有流量向网关汇聚的特点,并且通过Mesh接入点接入的终端数量也是变化的。多射频多信道技术的出现,使Mesh网络容量得到了很大的提升,无线Mesh网络中的信道分配问题也变得更为重要。利用有限的信道资源,通过使用部分相交信道进一步提升网络容量和网络性能得到了越来越多的关注。由于信道资源的稀缺,只利用正交信道进行信道分配会造成信道资源的浪费。本文考虑利用部分相交信道进行信道分配,实现信道资源的高效利用,进而提升网络容量。本文提出了基于流量汇聚场景的部分相交信道分配算法ALPOCA(Aggregate Load based Partially Overlapped Channel Assignment)。ALPOCA算法通过拓扑控制在原始网络拓扑的基础上构建连通的树状拓扑。对网络中的干扰进行了分析和划分,将干扰分为近场干扰和远场干扰,并针对近场干扰的不同情况进行了区分,针对每种情况的带宽损失进行了分析,同样对远场干扰造成的带宽损失也进行了分析。与此同时,在度量干扰的时候不仅考虑了带宽损失,还考虑了链路上的流量大小,从而更加符合实际网络场景,得到的信道分配结果也更为准确。设计了基于负载感知的部分相交信道分配算法LAPOCA(Load Aware Partially Overlapped Channel Assignment)。LAPOCA算法是对ALPOCA算法的改进。ALPOCA算法由于静态信道分配算法的局限性不能够很好地适应网络中负载的变化。LAPOCA算法将网络中负载的变化情况进行分级,设置了两个阈值。当网络中节点检测到节点权重的变化超过第一个阈值但是没有超过第二个阈值的情况下,会通过调整竞争窗口大小来应对负载变化;当网络中的关键节点检测到节点权重增加超过第二个阈值的时候会发起路径上链路的信道切换。当检测到需要进行信道切换的节点数超过一定比例后会进行全网的信道再分配。利用Matlab和NS2对算法进行了仿真,验证了ALPOCA算法能够更为有效的度量网络中的干扰,并提高网络吞吐量,减小时延;验证了LAPOCA算法通过调整竞争窗口和局部信道切换能够有效应对网络中负载的变化。
【关键词】：无线Mesh网络 部分相交信道 流量汇聚 负载感知 拓扑控制
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 主要符号表13-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 无线Mesh网络研究背景及意义15-16
• 1.2 国内外研究及发展现状16-19
• 1.2.1 多射频多信道与信道分配技术16-17
• 1.2.2 部分相交信道分配技术17-19
• 1.3 论文研究内容及结构安排19-21
• 第二章 无线Mesh网络部分相交信道分配研究基础21-38
• 2.1 无线Mesh网络架构与概述21-25
• 2.1.1 无线Mesh网络架构21-23
• 2.1.2 无线Mesh网络相关协议23-25
• 2.2 部分相交信道分配算法的理论基础25-31
• 2.2.1 IEEE 802.11b的频谱屏蔽与正交约束25-28
• 2.2.2 干扰与连通性分析28-31
• 2.3 部分相交信道建模与优势31-37
• 2.3.1 信道相交度与部分相交信道模型分析32-34
• 2.3.2 使用部分相交信道的优势34-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第三章 基于流量汇聚场景的部分相交信道分配算法38-71
• 3.1 引言38-40
• 3.2 网络模型40-43
• 3.2.1 网络建模40-42
• 3.2.2 约束条件42-43
• 3.3 干扰模型43-59
• 3.3.1 物理干扰模型与协议干扰模型43-45
• 3.3.2 近场干扰45-53
• 3.3.3 远场干扰53-55
• 3.3.4 干扰度量与目标函数55-59
• 3.4 算法流程59-64
• 3.4.1 拓扑建立59-62
• 3.4.2 信道分配62-64
• 3.5 仿真分析64-70
• 3.5.1 仿真环境与主要指标64-67
• 3.5.2 仿真结果及分析67-70
• 3.6 本章小结70-71
• 第四章 基于负载感知的部分相交信道分配算法71-92
• 4.1 引言71
• 4.2 竞争窗函数71-75
• 4.2.1 竞争窗函数原理72-73
• 4.2.2 竞争窗口与时延73-74
• 4.2.3 竞争窗函数设置74-75
• 4.3 信道切换机制75-85
• 4.3.1 竞争窗口调节76-77
• 4.3.2 链路信道切换77-82
• 4.3.3 帧结构设计82-85
• 4.4 算法流程85-87
• 4.5 仿真分析87-90
• 4.5.1 LAPOCA竞争窗口调节机制仿真分析87-89
• 4.5.2 LAPOCA信道切换机制仿真分析89-90
• 4.6 本章小结90-92
• 第五章 总结与展望92-94
• 5.1 总结92-93
• 5.2 展望93-94
• 致谢94-95
• 参考文献95-100
• 在学期间取得的与学位论文相关的研究成果100-101

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王继红;石文孝;李玉信;金凤;王春悦;;无线Mesh网络部分重叠信道分配综述[J];通信学报;2014年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 金凤;无线Mesh网络部分重叠信道分配算法研究[D];吉林大学;2015年

2 李玉信;无线Mesh网络部分重叠信道下路由度量设计与实现[D];吉林大学;2015年

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本文编号：569376