基于優(yōu)化協(xié)作的無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的跨層資源分配機(jī)制研究.pdf

1、無線AdHoc網(wǎng)絡(luò)是一種不需要任何基礎(chǔ)設(shè)施支撐、無中心基站的自組織網(wǎng)絡(luò)，它也是一種可以隨時(shí)隨地構(gòu)建通信系統(tǒng)的自治網(wǎng)絡(luò)。由于無線網(wǎng)絡(luò)資源（如頻譜和功率等）是有限的，用戶共享這些資源，這就要求網(wǎng)絡(luò)資源必須合理有效地配置。資源配置的是否合理主要是看使用所分配的資源的這些用戶之間是否會發(fā)生沖突、干擾彼此的通信以及導(dǎo)致鏈路的擁塞等。此外，由于無線AdHoc網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)是由一些便攜的設(shè)備組成，這些設(shè)備的能量通常是由能量有限的電池供給的，因此對網(wǎng)絡(luò)功耗

2、的研究也非常重要。本文主要是基于這些情況進(jìn)行研究分析。
　　網(wǎng)絡(luò)擁塞控制與網(wǎng)絡(luò)資源的分配是相輔相成的。由于無線網(wǎng)絡(luò)的擁塞的發(fā)生主要是由于網(wǎng)絡(luò)資源分配不合理造成的，即使是某些網(wǎng)絡(luò)資源得到了充分地保證，但由于無線鏈路之間存在干擾，數(shù)據(jù)傳輸仍然不能成功。所以通過設(shè)計(jì)資源分配策略來控制擁塞的發(fā)生具有重要的研究價(jià)值。本文通過建立關(guān)于節(jié)點(diǎn)速率的網(wǎng)絡(luò)利用率函數(shù)最大化和功耗最小化的優(yōu)化模型，考慮物理層的鏈路傳輸功率和MAC（MediaAccess

3、Control）層的鏈路傳輸時(shí)間這些資源的分配，來調(diào)節(jié)源節(jié)點(diǎn)的發(fā)送速率，從而可以控制網(wǎng)絡(luò)的擁塞，有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源，最終達(dá)到網(wǎng)絡(luò)利用率最大化和網(wǎng)絡(luò)整體功耗最小化之間的折中。本文通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在滿足服務(wù)質(zhì)量要求的條件下，所提出的資源分配算法可以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)功率的消耗、提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能。
　　由于網(wǎng)絡(luò)的能量是有限的，所以應(yīng)該盡量節(jié)省網(wǎng)絡(luò)能量的消耗。于是，本論文先說明網(wǎng)絡(luò)能量的消耗與節(jié)點(diǎn)的傳輸速率之間的密切關(guān)系，進(jìn)而提出了關(guān)于節(jié)點(diǎn)傳輸

4、速率的網(wǎng)絡(luò)利用率函數(shù)和網(wǎng)絡(luò)壽命函數(shù)最大化的聯(lián)合最優(yōu)化模型，從而實(shí)現(xiàn)了傳輸層的速率控制、MAC層的競爭控制和節(jié)點(diǎn)的能耗限制。本論文運(yùn)用凸優(yōu)化理論，將該最優(yōu)化問題優(yōu)化分解為若干子問題，逐個解決，每個子問題就是關(guān)于一種網(wǎng)絡(luò)資源的配置，進(jìn)而提出相應(yīng)的分布式算法。通過鏈路的擁塞代價(jià)和節(jié)點(diǎn)的能量代價(jià)進(jìn)行實(shí)時(shí)地交互，使各個子問題及時(shí)地做出正確的決策。盡管網(wǎng)絡(luò)利用率和網(wǎng)路壽命是兩個相互沖突指標(biāo)，但是本論文所提出的算法還是可以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)利用率和網(wǎng)絡(luò)壽命最大