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文檔簡介
1、無線網(wǎng)狀網(wǎng)(Wireless Mesh Network)是一種動態(tài)自組織自配置的無線網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點可以自動的形成Ad hoc網(wǎng)絡(luò)并保持網(wǎng)狀網(wǎng)的連接。這些特點使得無線網(wǎng)狀網(wǎng)具有低成本,易維護(hù),高健壯性和高可靠性的優(yōu)點。無線網(wǎng)狀網(wǎng)正處于迅速發(fā)展階段,已成為下一代無線接入網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。無線網(wǎng)狀網(wǎng)吸引了很多應(yīng)用,如寬帶家庭網(wǎng)絡(luò),社區(qū)網(wǎng)絡(luò),樓宇自動化,高速城市網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)等。
無線網(wǎng)絡(luò)帶寬資源有限,為提高無線網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)和應(yīng)
2、用的服務(wù)質(zhì)量,網(wǎng)絡(luò)用戶和研究人員希望能通過使用新的技術(shù)來加速網(wǎng)絡(luò)下載,如采用P2P技術(shù)以支持從多個擁有文件的源節(jié)點合作進(jìn)行文件傳輸,以提高文件下載速率。雖然在有線網(wǎng)絡(luò)中已有大量P2P流媒體分發(fā)的研究,但在無線網(wǎng)絡(luò),尤其是在多跳無線網(wǎng)狀網(wǎng)中,P2P流媒體的研究還非常有限。無線網(wǎng)狀網(wǎng)的結(jié)構(gòu)不能提供P2P流媒體應(yīng)用的QoS保障,這使得無線網(wǎng)狀網(wǎng)的P2P流媒體分發(fā)極具挑戰(zhàn)性。本文圍繞著無線網(wǎng)狀網(wǎng)中P2P流媒體分發(fā)問題展開研究,創(chuàng)新性成果主要包含
3、以下幾個方面:
1)用戶密度敏感的P2P流媒體速率分配算法
為最大化無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)的用戶滿意度,圍繞鏈路速率分配問題,本文提出了一個完全分布式的速率分配算法以高效利用無線網(wǎng)狀網(wǎng)節(jié)點的上傳和下載帶寬。基于實際部署無線網(wǎng)狀網(wǎng)實驗床的實驗結(jié)果,本文設(shè)計一個適應(yīng)于無線網(wǎng)狀網(wǎng)的高效P2P流媒體分發(fā)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中,使用mesh路由器而不是移動客戶端做為peer節(jié)點進(jìn)行P2P流媒體的數(shù)據(jù)交換,每個移動客戶端節(jié)點通過mes
4、h路由器節(jié)點下載流媒體數(shù)據(jù)文件。本文將移動客戶端節(jié)點的分布和用戶密度作為一種重要的指標(biāo)來設(shè)計網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)最大化的速率分配問題。所提出分布式速率分配算法采用了跨層設(shè)計的思想,使得網(wǎng)絡(luò)層鏈路帶寬需求(連接速率)和物理層鏈路容量達(dá)到供求平衡。仿真實驗結(jié)果驗證了所提的速率分配算法的高效性和有效性。
2)干擾感知的P2P流媒體分發(fā)算法
本文提出干擾敏感的P2P流媒體分發(fā)問題。該問題的目的是在無線網(wǎng)絡(luò)干擾存在的情況下,為客戶
5、peer提供最大的聚合流媒體下載速率,并滿足有限的端到端流媒體下載延時約束,以獲得最優(yōu)的實時流媒體播放性能。本文聯(lián)合應(yīng)用層的peer選擇和網(wǎng)絡(luò)層的路由計算,設(shè)計合作P2P流媒體分發(fā)的跨層優(yōu)化算法。將干擾敏感的P2P流媒體分發(fā)問題形式化表示為一個受限約束的最優(yōu)化問題,即VMLBDP(Variation of Maximum Length-Bounded Disjoint Path problem),并證明VMLBDP為NP-complet
6、e問題。為保證較低的流媒體傳輸延時和最大的流媒體下載聚合吞吐量,本文提出一種啟發(fā)式的跨層優(yōu)化算法以最小化網(wǎng)絡(luò)干擾對流媒體傳輸?shù)挠绊?。該跨層?yōu)化算法通過迭代求最短路徑的方式來確定所選擇的serverpeer集合和最短的不相交(disjoint)路徑。仿真實驗表明我們的算法和當(dāng)前其它peer選擇算法相比,更適合在多跳無線網(wǎng)狀網(wǎng)中進(jìn)行流媒體分發(fā)。
3)基于分簇P2P的流媒體資源檢索與分發(fā)算法
根據(jù)無線mesh網(wǎng)絡(luò)中
7、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和不同類型節(jié)點的特征,本文將多跳無線mesh網(wǎng)絡(luò)建模成分簇P2P結(jié)構(gòu)。為降低資源發(fā)布的開銷,在進(jìn)行資源共享設(shè)計時本文利用Bloom filter(布魯姆過濾器)這種結(jié)構(gòu)精簡的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為資源表示和消息在無線網(wǎng)狀網(wǎng)中傳輸。以布魯姆過濾器為基礎(chǔ),提出資源密度敏感的多跳無線網(wǎng)狀網(wǎng)資源檢索和分發(fā)算法,該算法將無線網(wǎng)絡(luò)中移動客戶端的資源下載請求轉(zhuǎn)發(fā)到擁有資源副本最多的P2P分簇中,利用該分簇的多個資源副本備份來提供資源下載服務(wù),以最大化地
8、降低由于節(jié)點移動性而產(chǎn)生的資源下載中斷。仿真實驗結(jié)果表明本文所提出的資源檢索和分發(fā)算法可以提供很好的資源下載性能。
4)LRing:一種可靠流媒體分發(fā)結(jié)構(gòu)
高效穩(wěn)定的流媒體分發(fā)服務(wù)主要是基于樹狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和基于網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的?;跇錉钔?fù)淞髅襟w分發(fā)方案的可靠性差且維護(hù)成本較高。而基于網(wǎng)狀拓?fù)涞牧髅襟w分發(fā)方案的分發(fā)效率低下,特別是在節(jié)點抖動情況下表現(xiàn)尤為明顯。本文提出一種可靠的流媒體系統(tǒng)的分層環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)LRin
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