可靠性約束下無線Mesh網絡資源優(yōu)化分配問題研究.pdf

1、無線Mesh網絡架構是構建下一代無線寬帶通信網絡和無線戰(zhàn)術互聯(lián)網絡的有效技術之一，其中網絡資源分配是該網絡架構下研究的重點內容，也是提高網絡性能的關鍵技術。與此同時，拓撲可靠性對于戰(zhàn)術互聯(lián)網來說同樣至關重要，無線 Mesh網絡的拓撲可靠性與網絡資源分配的性能是相互關聯(lián)的，同時也是相互制約的。但以往這兩方面是分開研究的，而下一代戰(zhàn)術互聯(lián)網的需求是在滿足一定可靠性的基礎上盡可能提高網絡資源優(yōu)化分配的性能。為了解決這種可靠性約束下的資源優(yōu)化分

2、配問題，針對戰(zhàn)術互聯(lián)網的特點，首先研究網絡可靠性評估方法，然后以可靠性評估方法為基礎，對可靠性約束下網絡資源分配中的拓撲控制、邏輯拓撲設計及信道分配、可靠組播路由等幾方面開展了課題研究。
　　首先，戰(zhàn)術互聯(lián)網絡是以拓撲滿足一定可靠性要求為前提，以提高網絡傳輸承載能力為目標。針對這兩方面問題，首先研究了網絡拓撲的可靠性評估。由于網絡抗毀性是衡量網絡拓撲可靠性的主要依據(jù)，針對目前抗毀性評估方法主要側重于全網絡抗毀性度量以及沒有細化任意

3、節(jié)點間的抗毀性評估，在分析目前方法的基礎上，得出節(jié)點間的不相交路徑能夠有效細化任意節(jié)點間的抗毀性評估，為此提出一種基于不相交路徑的抗毀性評估方法。通過算例驗證和仿真對比分析，驗證了提出方法的正確性。接下來，針對網絡傳輸承載能力，分別提出了服務質量要求下基于有序二叉決策圖的單播通信可靠性評估方法和基于服務率權重的組播通信可靠性評估方法。通過算例驗證和仿真分析，表明這兩種評估方法準確反映了服務質量要求下單、組播通信的網絡可靠性，為后續(xù)開展可

4、靠性約束下無線 Mesh網絡資源優(yōu)化分配提供了理論支撐。
　　其次，在網絡資源分配方面，為提高用于連級或以下部隊的單接口單信道無線 Mesh網絡性能，提出了可靠性約束下該網絡的拓撲控制方法。目前拓撲控制方法主要是以1連通或 k連通作為約束條件，沒有考慮任意節(jié)點間的具體可靠性要求。針對該問題，本文依據(jù)提出的拓撲可靠性評估方法，建立了可靠性約束下的網絡拓撲控制優(yōu)化模型，并配套研究了以最小化節(jié)點能量消耗和最小化節(jié)點干擾為優(yōu)化目標的拓撲控

5、制方法。方法基于圖理論，利用最小生成樹方法融入到不相交路徑的計算過程，從而達到拓撲優(yōu)化目標。通過理論模型和信道傳播模型的仿真分析，驗證了方法的正確性和有效性。再次，為了在保證網絡拓撲可靠性的前提下提高旅、師級骨干無線Mesh網絡的傳輸容量，多接口多信道是實現(xiàn)這一目標的有效技術，目前針對這方面的研究主要集中在信道分配方面，而對于網絡拓撲結構對信道分配的影響研究較少。針對這一問題，首先分析了拓撲結構與信道分配之間的關系，然后提出了基于全向天

6、線的可靠性約束下多接口多信道無線 Mesh網絡邏輯拓撲設計方法和信道分配方法。方法同樣基于圖理論，在求解任意節(jié)點間不相交路徑過程中，通過減少節(jié)點間跳數(shù)和網絡鏈路數(shù)來達到優(yōu)化目標。接下來，針對在微波定向天線節(jié)點設備中無線接口數(shù)量的限定性，提出了基于微波定向天線的可靠性約束下邏輯拓撲設計方法，方法在最小化最大節(jié)點度的同時，考慮了空閑無線接口的利用率。通過仿真對比分析，表明提出方法在滿足可靠性要求的同時，提升了多接口多信道無線Mesh網絡的性

7、能。
　　最后，針對可靠組播路由在戰(zhàn)術互聯(lián)網絡中的重要性，提出一種無線Mesh網絡可靠組播路由的構建方法。由于構建多棵不相交組播樹是建立可靠組播路由的有效方法，所以針對目前方法有效構建多棵不相交組播樹的比例不高，提出基于增廣不相交路徑序列的多棵不相交組播樹構建方法。方法首先通過計算源節(jié)點到每個目的節(jié)點的不相交路徑和目的節(jié)點之間的不相交路徑，然后基于增廣不相交路徑序列對上述計算的不相交路徑進行多棵不相交組播樹的構建。通過實例驗證和仿