无线Mesh网络多播下负载干扰感知的信道分配和路由度量研究

发布时间：2017-09-24 17:21

  本文关键词：无线Mesh网络多播下负载干扰感知的信道分配和路由度量研究

  更多相关文章： 无线Mesh网络 部分重叠信道 信道分配 路由度量 负载均衡

【摘要】：无线Mesh网络(Wireless Mesh Networks,WMN)作为具有自组织性、自愈性等特点的下一代无线网络已经被广泛关注。相对于传统的单接口单信道的无线Mesh网络,多接口多信道(Multi-Radio Multi-Channel,MRMC)的WMN可以使用多个接口和多条信道进行发送和接收数据以达到更高的吞吐量,因此设计合理的信道分配算法对于MRMC-WMN至关重要。现有MRMC-WMN主要使用正交信道进行信道分配,而使用有限的正交信道资源会造成同信道干扰。随着无线电技术的发展,部分重叠信道之间干扰问题已经得到有效控制,所以使用部分重叠信道可以充分利用信道资源提高系统容量。同时WMN可以通过单播、多播、广播的方式进行数据传输。随着用户数量、用户需求不断增加,多播传输作为一种满足多用户需求、提高报文利用率及网络效率、增加网络容量的关键技术受到认可。目前大多数多播信道分配算法和路由度量算法研究的是单一多播会话场景,没有充分考虑多个多播会话可以提高系统容量的特点。综上所述,在多个多播会话并存的MRMC-WMN环境下,使用部分重叠信道进行信道分配和路由度量具有重要意义。本文在多个多播会话共存的环境下,提出一种为新到达多播会话进行负载与干扰感知多播信道分配(Load and Interference-aware Multicast Channel Assignment,LIMCA)的算法。该算法采用启发式算法优先为负载干扰权重大的节点分配信道,达到让更多的多播客户端能够成功接收多播数据包,保证数据成功传输的目的。节点的负载干扰权重越大,表示其它已存在的多播会话对新到达的多播会话的节点产生的流间干扰、新到达的多播会话自身对节点产生的流内干扰、节点自身负载之和越大。仿真结果表明该算法能有效提高网络性能。随着多媒体业务的蓬勃发展,媒体业务流量致使WMN节点流量负载激增。如果路由没有考虑流量负载模式和周围节点对它产生的干扰,就会导致许多网关周围的无线信道产生拥塞和干扰,有些网关严重过载而其他网关没有充分利用等问题,并带来更长的时延、更高的路由开销等影响。因此考虑节点负载与干扰的负载均衡的路由度量成为WMN中一个具有挑战的问题。本文在多个多播会话场景下,提出考虑流内干扰,流间干扰的负载均衡和干扰感知的路由度量算法(Load-Balancing and Interference-Aware,LBIA),同时多播会话节点根据LBIA度量构建多播树进行信息传输。该度量利用负载均衡系数均衡多播会话中各条链路的负载大小,即选择负载小的链路进行信息传输,达到负载均衡的目的。LBIA首先计算新到达多播会话的所有节点负载干扰权重;然后利用负载干扰权重计算节点的负载均衡系数,在此,负载均衡系数可以帮助子节点找到合适的父节点,使整个网络负载均衡;最后构建多播树进行信道分配。本文在NS-3平台进行仿真,为本文提出的信道分配和路由度量算法搭建多个多播会话并存的仿真场景,验证了所提算法能够提高网络平均吞吐量,降低平均端到端时延和平均丢包率。
【关键词】：无线Mesh网络 部分重叠信道 信道分配 路由度量 负载均衡
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 论文研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.2.1 信道分配研究现状12-13
• 1.2.2 路由度量研究现状13
• 1.3 论文主要内容与结构安排13-17
• 1.3.1 论文主要内容13-14
• 1.3.2 论文的创新工作14
• 1.3.3 论文的章节结构14-17
• 第2章 无线Mesh网络信道分配和路由度量基础17-27
• 2.1 无线Mesh网络概述17-19
• 2.1.1 无线Mesh网络架构17-18
• 2.1.2 无线Mesh网络特点18-19
• 2.2 无线Mesh网络信道分配19-22
• 2.2.1 部分重叠信道概述19-20
• 2.2.2 多播下部分重叠信道分配概述20-22
• 2.3 无线Mesh网络负载干扰感知路由度量概述22-25
• 2.4 本章小结25-27
• 第3章 多棵多播树下干扰和负载感知的部分重叠信道分配27-39
• 3.1 系统模型27-29
• 3.1.1 网络模型27-28
• 3.1.2 干扰模型28-29
• 3.2 信道分配算法设计29-32
• 3.2.1 算法思路29
• 3.2.2 负载权重29-30
• 3.2.3 负载干扰权重30-31
• 3.2.4 部分重叠信道的信道分配31-32
• 3.3 仿真结果与分析32-38
• 3.3.1 仿真工具NS-332-33
• 3.3.2 仿真场景和参数设置33-34
• 3.3.3 仿真结果分析34-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 多棵多播树下的路由度量39-49
• 4.1 网络模型39
• 4.2 路由度量设计39-44
• 4.2.1 构建多播树39-42
• 4.2.2 信道分配42-44
• 4.3 仿真结果与分析44-48
• 4.3.1 仿真场景和参数设置44
• 4.3.2 仿真结果分析44-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第5章 总结与展望49-51
• 5.1 论文总结49
• 5.2 未来工作展望49-51
• 参考文献51-57
• 作者简介及科研成果57-59
• 致谢59

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本文编号：912504