城域無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)控制與資源管理算法研究.pdf

1、下一代無線通信網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)是靈活方便地為用戶提供高速率互聯(lián)網(wǎng)接入和保障QoS的多業(yè)務(wù)寬帶連接。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)采用多跳自組織組網(wǎng)模式，拓展無線城域網(wǎng)覆蓋范圍，支持固定寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)業(yè)務(wù)傳輸；同時(shí)結(jié)合集中式與分布式的網(wǎng)絡(luò)控制與資源管理，克服了Ad hoc網(wǎng)絡(luò)可控性和安全性差的最大弊端。城域范圍的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)正處于商業(yè)化初步應(yīng)用和制定與完善相關(guān)協(xié)議的階段中，已經(jīng)成為無線網(wǎng)絡(luò)理論研究的熱點(diǎn)問題之一。 本論文建立了單信道與

2、多信道下基于IEEE 802.16協(xié)議的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)干擾模型，基于該模型分析了不同形式和條件下的網(wǎng)絡(luò)容量，在此基礎(chǔ)上深入研究了單信道與多信道下、全向天線與定向天線下的一系列網(wǎng)絡(luò)控制與資源管理算法，并通過理論分析和系統(tǒng)級(jí)動(dòng)態(tài)仿真進(jìn)行了分析和討論。 首先，概述了單信道下分布式、集中式和混合式無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的容量分析主要結(jié)論；描述了由節(jié)點(diǎn)拓?fù)涞玫絾涡诺罒o線Mesh網(wǎng)絡(luò)干擾模型的構(gòu)造方法，討論了該模型在不同天線條件下的不同形式；分

3、析了二叉樹形式的規(guī)則拓?fù)錁湫螁涡诺罒o線Mesh網(wǎng)絡(luò)中不同層節(jié)點(diǎn)數(shù)與網(wǎng)絡(luò)容量的關(guān)系，以及非規(guī)則鏈狀拓?fù)鋯涡诺罒o線Mesh網(wǎng)絡(luò)中路徑距離和中繼跳數(shù)與網(wǎng)絡(luò)容量的關(guān)系。 其次，概述了路由、調(diào)度和功控等單信道無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)控制與資源管理的關(guān)鍵問題；建立了包含網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型、鏈路干擾模型和樹形路由及上下行業(yè)務(wù)模型等在內(nèi)的單信道無線Mesh網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型；提出了全向天線下基于最大并發(fā)集的公平下行調(diào)度算法和基于樹形動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法的上行調(diào)度算法

4、；提出了定向天線下基于樹形分層方法的下行調(diào)度算法和基于緩存隊(duì)列和信道條件的上行調(diào)度算法；提出了全向天線下基于迭代法和基于博弈論的分布式功率控制算法。 再次，概述了分析多信道無線Mesh網(wǎng)絡(luò)容量的三種典型方法；描述了由節(jié)點(diǎn)拓?fù)浜托诺兰敖涌诩s束條件得到多接口多信道(MRMC，multi-radio multi-channel)無線Mesh網(wǎng)絡(luò)干擾模型的構(gòu)造方法；運(yùn)用基于信息論的容量分析方法，得出了MRMC無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的容量與信道

5、數(shù)和接口數(shù)的某種比值相關(guān)的結(jié)論；運(yùn)用基于MRMC干擾模型的容量分析方法，得到了MRMC無線Mesh網(wǎng)絡(luò)容量的接口約束范圍和信道約束范圍的臨界點(diǎn)條件及其影響因素。最后，概述了多信道無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的路由建立和信道分配算法的三種主要方法；建立了包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型、多信道鏈路干擾模型和樹形路由及上下行業(yè)務(wù)模型在內(nèi)的MRMC無線Mesh網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型；提出了基于次優(yōu)解算法的MRMC上下行混合調(diào)度算法和基于線性規(guī)劃最優(yōu)化算法的MRMC路由與調(diào)度算法。