無線MESH網(wǎng)絡的資源管理配置.pdf

1、無線mesh網(wǎng)絡是一種由無線mesh路由器和用戶終端相互連接組成的無線多跳網(wǎng)絡。無線mesh網(wǎng)絡成本低廉，易架設，組織形式和覆蓋范圍靈活，可擴展性強，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)絡以向用戶終端提供高速的Internet接入為設計目標，引入資源分配策略，對于提高網(wǎng)絡性能和滿足用戶終端的業(yè)務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)議設計復雜度，并

2、進一步提高資源利用率。本文研究無線mesh網(wǎng)絡中資源管理配置策略，聚焦于各種無線mesh網(wǎng)絡形式下路由、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。指出了該聯(lián)合優(yōu)化問題是NP-hard問題，設計了聯(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技術帶來的功率分配子問題不會影響分解方法的性能。仿真結果表明了該算法隨著MR數(shù)目與WGW數(shù)目比例增加的漸進最優(yōu)性。
　　 其次研究無波束控制的無線mesh骨干網(wǎng)絡中的資源聯(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)點業(yè)務、路徑平均容量和鏈路間干擾等因素，提出了一種改進的路由策略，針對匯聚網(wǎng)關的業(yè)務模式，提出了一種基于網(wǎng)關瓶頸極大團相關性的鏈路調(diào)度策略，并設計了鏈路調(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。仿真實驗結果表明，對于多種節(jié)點業(yè)務分布和多種干擾環(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)絡中以系統(tǒng)功率效率最大化為目標的

5、路由、調(diào)度和功率控制的聯(lián)合優(yōu)化問題。設計了將網(wǎng)絡整體優(yōu)化問題分解為單節(jié)點優(yōu)化問題的方法，并證明了在低信噪比情況下求解各節(jié)點優(yōu)化問題所得結果不超過原聯(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，分別設計了低復雜度的分布式算法，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)絡拓撲結構，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)