無線寬帶網(wǎng)絡(luò)中的資源分配和調(diào)度算法研究.pdf

1、無線寬帶接入技術(shù)的迅速發(fā)展給人們的工作和生活帶來日新月異的變化，可以預(yù)見，在不遠(yuǎn)的將來，無線寬帶技術(shù)會滲透到世界的每一個角落。目前，各種無線技術(shù)互補發(fā)展，各盡所長，向接入多元化、網(wǎng)絡(luò)一體化、應(yīng)用綜合化的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，并逐步實現(xiàn)和寬帶固定網(wǎng)絡(luò)的有機融合。如何提高無線資源的分配效率以適應(yīng)日益增長的應(yīng)用需求是當(dāng)前無線通信領(lǐng)域的熱點研究課題。本文對無線Mesh網(wǎng)絡(luò)和移動寬帶通信網(wǎng)絡(luò)中的資源分配和調(diào)度進(jìn)行了深入研究，提出了多信道分配算法，分布

2、式聯(lián)合資源調(diào)度算法和容錯可伸縮視頻多播資源分配算法等，以最大化提高無線網(wǎng)絡(luò)資源的使用效率。
　　 本文首先研究了多信道無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中的信道分配問題，對該問題模型進(jìn)行了描述，證明其可以歸約為圖列表著色問題，是NP難解的；然后提出了一種最小化鏈路干擾的度量方法來保證網(wǎng)絡(luò)公平性，并在此基礎(chǔ)上提出了負(fù)載感知和距離受限的集中式信道分配算法，該算法能夠最小化網(wǎng)絡(luò)干擾從而提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。由于集中式算法無法應(yīng)用于大規(guī)模、動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)中，因

3、此對集中式信道分配算法進(jìn)行擴展，提出了分布式負(fù)載感知和距離受限的信道分配算法。分布式方法適用于規(guī)模較大的自組織結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，具有良好的擴展性和可靠性。仿真結(jié)果表明分布式算法雖然只使用了局部信息來進(jìn)行信道分配，然而在性能上卻非常接近集中式算法。
　　 為了解決無線網(wǎng)絡(luò)中的單播和多播流量統(tǒng)一信道分配問題，本文提出了傳輸單元的概念，將單播和多播流量統(tǒng)一到相同的模型中，從而將該問題轉(zhuǎn)化為傳輸沖突圖著色問題，并證明了該問題是NP難解的；由

4、于弦圖可以在多項式時間內(nèi)求得極大團，而普通圖需要指數(shù)時間才能找到極大圖，因此本文通過增加一些冗余邊將原始的傳輸沖突圖轉(zhuǎn)化為弦圖；最后，采用了更準(zhǔn)確選擇信道的度量方法，該方法通過計算互相覆蓋信道間隔和傳輸能量來選擇最小化干擾的信道，并在此基礎(chǔ)上提出了基于弦圖的最優(yōu)信道分配算法，仿真實驗表明該算法無論在單播流量、多播流量還是混合流量中的網(wǎng)絡(luò)性能都優(yōu)于其它算法。
　　 由于無線信道分配、鏈路調(diào)度和路由問題之間互相依賴，單獨考慮某一問題

5、無法得到滿意結(jié)果，因此本文提出了多信道多接口無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中的信道分配、鏈路和路由選擇聯(lián)合調(diào)度框架，對該聯(lián)合調(diào)度問題進(jìn)行了模型描述；其次，采用鏈路隊列模型來描述網(wǎng)絡(luò)流量的狀態(tài)，并且在此基礎(chǔ)上提出了基于兩階段隊列的分布式最大化調(diào)度算法，該算法能夠得到與最優(yōu)算法可證明比率效率的性能，仿真實驗結(jié)果表明該分布式最大化調(diào)度算法與其它相關(guān)算法相比，不僅性能有很大提升，而且算法運行復(fù)雜度大大降低。
　　 為了解決移動寬帶通信網(wǎng)絡(luò)中的容錯視頻