室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化.pdf

1、近些年來，智能移動(dòng)設(shè)備的普及和相關(guān)應(yīng)用軟件的發(fā)展，推動(dòng)著大眾對無線網(wǎng)絡(luò)的需求與日俱增。由于大部分用戶傾向于在室內(nèi)進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)的使用，這使得無線網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)規(guī)劃成為研究熱點(diǎn)。隨著用戶及數(shù)據(jù)量的增加，人們對無線網(wǎng)絡(luò)的需求也朝著多元化的方向發(fā)展。高速覆蓋是人們對無線網(wǎng)絡(luò)的最基本的需求。由于環(huán)保是現(xiàn)在人們關(guān)心的熱點(diǎn)問題，通信設(shè)備產(chǎn)生的能源消耗也被重視起來。隨著人們越來越擔(dān)憂電磁輻射對人體健康的影響，降低輻射也成為了無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的目標(biāo)之一。除了以上的

2、三個(gè)目標(biāo)，室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)提供者還面臨著無線網(wǎng)絡(luò)的布線規(guī)劃及安裝成本減少及細(xì)粒度網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃等問題。
　　本文在系統(tǒng)地分析了現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法和工具的基礎(chǔ)上，針對室內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的成本控制、高速覆蓋、能耗降低、輻射減少、干擾避免這幾個(gè)典型的問題，對室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化開展研究。
　　本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)包括以下四個(gè)方面。
　　1.多目標(biāo)（輻射水平、能源消耗、網(wǎng)絡(luò)容量）室內(nèi)同構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃算法
　　隨著無線網(wǎng)絡(luò)需

3、求的增加，最近幾年擁有低輻射水平，低能耗，低設(shè)備成本，并且實(shí)現(xiàn)高覆蓋率的無線網(wǎng)絡(luò)越來越受到歡迎。但由于這些需求的內(nèi)在矛盾性，普通的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃很難滿足多個(gè)目標(biāo)的需求。在本文中，一個(gè)改進(jìn)了的遺傳算法被應(yīng)用于室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)多目標(biāo)規(guī)劃優(yōu)化。這個(gè)算法被命名為HIGO（Hybrid Indoor Genetic Optimization）算法。這個(gè)優(yōu)化算法的產(chǎn)生的部署方案在論文中與一個(gè)啟發(fā)式算法以及一個(gè)差分演化算法的優(yōu)化部署方案進(jìn)行了比較。結(jié)果顯示這個(gè)

4、改進(jìn)遺傳算法有效地進(jìn)行了多目標(biāo)的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，并且實(shí)現(xiàn)對四個(gè)目標(biāo)（高覆蓋、低能耗、低設(shè)備成本及低輻射水平）的優(yōu)化。
　　2.基于細(xì)粒度輻射與安裝成本的室內(nèi)同構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法
　　雖然之前的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃算法已經(jīng)對輻射和設(shè)備成本進(jìn)行了優(yōu)化，但對室內(nèi)環(huán)境不同功能房間的不同需求并未進(jìn)行考慮。這個(gè)論文中考慮了用戶對不同功能房間的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋及輻射降低需求，并根據(jù)這些需求優(yōu)化了無線網(wǎng)絡(luò)部署方案。在安裝成本方面，一個(gè)基于Kruskal算

5、法的布線算法被應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中。這個(gè)算法可以對室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)的布線路線進(jìn)行規(guī)劃。按照這個(gè)布線方案可以計(jì)算無線網(wǎng)絡(luò)部署所需要的安裝成本（其中包括了設(shè)備成本、線槽成本、開洞成本和人工成本），從而使獲得更低廉的布線方案成為可能。在論文中，我們提出了一個(gè)混合算法IHIGO（Improved Hybrid Indoor Genetic Optimization）算法來對同構(gòu)的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果還與一個(gè)啟發(fā)式算法進(jìn)行了比較。模擬結(jié)

6、果顯示本算法有效的對高覆蓋率、安裝成本減少與分房間的輻射優(yōu)化等需求進(jìn)行了優(yōu)化。
　　3.基于IEEE802.11室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)部署方案的頻率分配算法
　　論文提出了一種無線網(wǎng)絡(luò)部署接入點(diǎn)的頻率分配算法。這個(gè)方法基于貪婪算法和一個(gè)頂點(diǎn)著色方法，可以結(jié)合不同無線網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，降低無線網(wǎng)絡(luò)中的干擾。該算法與其他無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃算法結(jié)合被應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模擬，模擬結(jié)果顯示了該算法良好的頻率分配性能。
　　4.基于混合算法

7、的多目標(biāo)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃算法
　　除了同構(gòu)的室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)，我們在論文中關(guān)注了基于異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的部署優(yōu)化。異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋情況、能源損耗和輻射水平都在優(yōu)化的范疇之中。由于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是由兩個(gè)或多個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組成，這樣就擴(kuò)大了原有算法的待搜索范圍。為了更好地進(jìn)行優(yōu)化，我們提出了一個(gè)由類粒子群優(yōu)化算法與遺傳算法相結(jié)合的混合算法，并且這個(gè)混合算法與遺傳算法都被應(yīng)用于一個(gè)辦公環(huán)境進(jìn)行模擬。結(jié)果顯示混合算法更有效率地進(jìn)行了多目標(biāo)的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)