無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中的負載均衡路由技術(shù)研究.pdf

1、隨著無線通信與信息網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的迅速發(fā)展，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)成為無線通信領(lǐng)域新的發(fā)展方向，具有靈活性大、可靠度高、性能更好的優(yōu)點，因此成為Internet“最后一公里”延伸的重要選擇。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)在軍事、環(huán)境、醫(yī)療、家庭等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。負載均衡路由技術(shù)能提高網(wǎng)絡(luò)容量、均衡網(wǎng)絡(luò)資源，是使節(jié)點具有更高吞吐量以及提升帶寬利用率的一種重要技術(shù)，因此對無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中負載均衡路由技術(shù)的研究具有較大的意義。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中的負載均

2、衡路由技術(shù)主要包括以下幾個方面:(1)網(wǎng)關(guān)之間的負載均衡;(2)負載均衡單徑路由技術(shù);(3)負載均衡多徑路由技術(shù)。因此，本文也主要從這三個方面著手來實現(xiàn)無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中的負載均衡路由技術(shù)。本文針對以上問題，主要完成了以下工作。
　　(1)提出了一種基于負載均衡的網(wǎng)關(guān)部署算法。針對網(wǎng)關(guān)間的負載均衡問題，首先給出了一種基于作用力的貪婪啟發(fā)式分簇算法，該算法在給定的候選網(wǎng)關(guān)節(jié)點集合中選擇最少數(shù)量的節(jié)點作為網(wǎng)關(guān)，并以這些網(wǎng)關(guān)節(jié)點作為簇頭

3、進行分簇，簇中普通成員節(jié)點與簇頭之間的關(guān)系用吸引力來表示，而在干擾范圍內(nèi)的普通成員之間的關(guān)系用排斥力來表示。因此計算普通成員節(jié)點之間與簇頭之間的關(guān)系時既要考慮吸引力，也要考慮排斥力。在該算法的基礎(chǔ)上提出了一種基于雜交粒子群優(yōu)化的網(wǎng)關(guān)部署算法，以解決網(wǎng)關(guān)數(shù)量和負載均衡兩方面的問題。最后通過仿真實驗驗證了該算法能夠有效的實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)處得負載均衡，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量，改善了網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。
　　(2)提出了一種基于負載均衡的混合路由算法。針對

4、無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中的負載均衡問題，本文首先給出了一種基于剩余負載率的路由算法，同時將該路由算法應(yīng)用到融合遺傳算法和蟻群算法的路由協(xié)議當(dāng)中，利用遺傳算法的隨機搜索、快速、全局收斂性產(chǎn)生有關(guān)問題的初始解，并將其轉(zhuǎn)化為蟻群算法的初始信息素分布，然后利用蟻群算法的并行性、正反饋機制以及求解效率高等特征尋求最優(yōu)解。最后通過仿真實驗驗證了該算法能夠有效的實現(xiàn)無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中路由器之間的負載均衡，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量，改善了網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。
　　

5、(3)提出了一種基于負載均衡的多信道路由算法。已有的WCETT路由判據(jù)中并沒有考慮負載均衡、鏈路干擾以及信道切換時延等問題，針對這個問題，本文給出了一種集中式的負載感知的多信道路由算法，該算法首先根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖構(gòu)建相應(yīng)的沖突圖，根據(jù)鏈路潛在的干擾情況和鏈路負載情況為沖突圖中的每個節(jié)點分配一個權(quán)值。依次為沖突圖中的每個節(jié)點分配信道。最后給出了一種根據(jù)WCETT路由判據(jù)改進的路由判據(jù)LBI_WCETT，該路由判據(jù)綜合考慮了鏈路干擾、鏈路負載

6、、信道分布情況、及路由選擇時的信道切換導(dǎo)致的時延問題。仿真結(jié)果表明本文提出的多信道路由算法能夠有效的提高網(wǎng)絡(luò)容量、降低平均端到端延時、改善網(wǎng)絡(luò)性能。
　　(4)提出了一種基于分簇的多徑路由算法。針對已有的多徑路由協(xié)議中復(fù)雜性大、開銷大等缺點，給出了一種基于分簇的多徑路由算法。算法中又針對已有的k-hop分簇算法沒有簇首、開銷大等缺點，提出了一個新的節(jié)點連接度的概念，根據(jù)節(jié)點的連接度值來選擇簇首，同時借助最大連通度思想，對k-hop

7、分簇算法進行改進，進而提出了一種新的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中基于分簇的多徑路由算法。在成簇過程中，邊界網(wǎng)關(guān)節(jié)點的選擇成為關(guān)鍵，因此選擇預(yù)期負載比較小的節(jié)點作為邊界網(wǎng)關(guān)節(jié)點。最后再根據(jù)簇間、簇內(nèi)路由策略來選擇多條路徑進行數(shù)據(jù)傳輸。在流量分配階段根據(jù)虛擬多路徑模型來進行流量分配。最后實驗結(jié)果表明本文提出的分簇的多徑路由算法能夠有效的降低網(wǎng)絡(luò)開銷，提高分組交換率，有效的實現(xiàn)Mesh路由器之間的負載均衡。
　　本文對無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中負載均衡技