無線MESH網(wǎng)絡(luò)的資源管理配置.pdf

1、無線mesh網(wǎng)絡(luò)是一種由無線mesh路由器和用戶終端相互連接組成的無線多跳網(wǎng)絡(luò)。無線mesh網(wǎng)絡(luò)成本低廉，易架設(shè)，組織形式和覆蓋范圍靈活，可擴(kuò)展性強(qiáng)，將成為替代城市有線骨干網(wǎng)的一種有效解決方案。無線mesh網(wǎng)絡(luò)以向用戶終端提供高速的Internet接入為設(shè)計目標(biāo)，引入資源分配策略，對于提高網(wǎng)絡(luò)性能和滿足用戶終端的業(yè)務(wù)需求有著非常重要的意義。從資源整體優(yōu)化的角度來考慮，聯(lián)合優(yōu)化各個模塊，如路由模塊和鏈路調(diào)度模塊，可以降低協(xié)議設(shè)計復(fù)雜度，并

2、進(jìn)一步提高資源利用率。本文研究無線mesh網(wǎng)絡(luò)中資源管理配置策略，聚焦于各種無線mesh網(wǎng)絡(luò)形式下路由、鏈路調(diào)度和功控等資源分配策略的聯(lián)合優(yōu)化，提出了聯(lián)合優(yōu)化問題的分解方法以及相應(yīng)的資源分配算法。
　　 本文首先研究有波束控制的無線mesh骨干網(wǎng)絡(luò)中的路由和鏈路調(diào)度的聯(lián)合優(yōu)化問題，以最小化總調(diào)度時間為優(yōu)化目標(biāo)。指出了該聯(lián)合優(yōu)化問題是NP-hard問題，設(shè)計了聯(lián)合優(yōu)化問題的分解方法，將原始問題分解為路由子問題和鏈路調(diào)度子問題。對于

3、路由子問題，采用線性規(guī)劃的方法求解，對于鏈路調(diào)度子問題，提出一種基于平移和交換思想的鏈路調(diào)度算法，證明了依次求解子問題所得結(jié)果不超過原問題最優(yōu)值的1.5倍，同時證明了采用OFDM技術(shù)帶來的功率分配子問題不會影響分解方法的性能。仿真結(jié)果表明了該算法隨著MR數(shù)目與WGW數(shù)目比例增加的漸進(jìn)最優(yōu)性。
　　 其次研究無波束控制的無線mesh骨干網(wǎng)絡(luò)中的資源聯(lián)合優(yōu)化問題。在高干擾情況下，以最大化頻譜效率為目標(biāo)的聯(lián)合路由和鏈路調(diào)度優(yōu)化問題是N

4、P-hard問題。采用啟發(fā)式思想，綜合考慮節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)、路徑平均容量和鏈路間干擾等因素，提出了一種改進(jìn)的路由策略，針對匯聚網(wǎng)關(guān)的業(yè)務(wù)模式，提出了一種基于網(wǎng)關(guān)瓶頸極大團(tuán)相關(guān)性的鏈路調(diào)度策略，并設(shè)計了鏈路調(diào)度模塊和路由模塊的信息交互策略，同時證明了該策略在高干擾環(huán)境下的最優(yōu)性。仿真實驗結(jié)果表明，對于多種節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)分布和多種干擾環(huán)境，所提算法均可很好地提高系統(tǒng)的頻譜利用率。
　　 最后研究對等式無線mesh網(wǎng)絡(luò)中以系統(tǒng)功率效率最大化為目標(biāo)的

5、路由、調(diào)度和功率控制的聯(lián)合優(yōu)化問題。設(shè)計了將網(wǎng)絡(luò)整體優(yōu)化問題分解為單節(jié)點(diǎn)優(yōu)化問題的方法，并證明了在低信噪比情況下求解各節(jié)點(diǎn)優(yōu)化問題所得結(jié)果不超過原聯(lián)合優(yōu)化問題最優(yōu)值的2倍。對于單節(jié)點(diǎn)優(yōu)化問題將其分解為路由、功率控制和鏈路調(diào)度子問題，分別設(shè)計了低復(fù)雜度的分布式算法，并證明了在低信噪比情況下路由算法和鏈路調(diào)度算法的最優(yōu)性。仿真實驗表明，所提算法對于各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，均可改善系統(tǒng)功率效率。資源分配策略的聯(lián)合優(yōu)化能夠有效利用有限的頻譜資源和系統(tǒng)