基于時延估計的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)信道容量分析模型.pdf

1、隨著通信技術(shù)和因特網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，越來越多的人們需要一種方便快捷的因特網(wǎng)接入服務(wù)，于是融合了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連和低成本高速率等優(yōu)勢的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)作為一種無線寬帶接入技術(shù)，成為了當(dāng)今無線網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)展的主要方向。
　　 本文通過對無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的特征、優(yōu)勢、協(xié)議及相關(guān)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)研和分析，認(rèn)為當(dāng)前無線Mesh網(wǎng)絡(luò)面臨著兩個關(guān)鍵問題：一是對不同業(yè)務(wù)QoS保障機(jī)制的研究；二是如何在滿足業(yè)務(wù)QoS的基礎(chǔ)上提高無線資源利用

2、率的研究。針對這兩個問題，本文開展了以下兩個方面的研究：
　　 (1)延遲分析。在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，無線信道的干擾以及容量問題導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能不穩(wěn)定，而一些帶時延約束條件的多媒體業(yè)務(wù)對系統(tǒng)性能及資源的要求較高，而對于該類業(yè)務(wù)保障機(jī)制的研究的關(guān)鍵問題是對數(shù)據(jù)在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)一跳傳輸?shù)难舆t分布的準(zhǔn)確把握。為此，本文運(yùn)用排隊論的M/M/1模型分析數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)層排隊延遲，給出IEEE802.11競爭機(jī)制下的MAC層競爭延遲，最后分析一跳

3、鏈路的吞吐量，進(jìn)而估算出數(shù)據(jù)的物理層傳輸延遲。與以往對無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸延遲的研究不同，本文以經(jīng)典排隊論的M/M/1模型及馬爾可夫鏈為理論依據(jù)，以較低的運(yùn)算代價準(zhǔn)確給出了數(shù)據(jù)一跳傳輸所經(jīng)歷的各類延遲。
　　 (2)信道容量分析模型。如何提高匱乏的無線資源的利用率是無線Mesh網(wǎng)絡(luò)面臨的另一個重要議題。本文將跨層設(shè)計方法應(yīng)用于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化，運(yùn)用NUM模型方法提出一個信道容量分析模型。該模型以信道的有效利用率作為效用函數(shù)

4、的優(yōu)化目標(biāo)，將問題具體化為對信道容量的優(yōu)化；模型的約束條件包括時延敏感業(yè)務(wù)的時延約束以及為了降低沖突而設(shè)置的節(jié)點(diǎn)嘗試發(fā)送數(shù)據(jù)概率約束。模型的求解主要是通過拉格朗日對偶分解法獲得一個分布式調(diào)整算法，用于聯(lián)合控制網(wǎng)絡(luò)各層的延遲及MAC層的競爭，實現(xiàn)在滿足業(yè)務(wù)時延約束條件下的信道容量最大化。該模型可作為提高無線Mesh網(wǎng)絡(luò)信道利用率的有效向?qū)?，在下一步的工作中可將該模型結(jié)果應(yīng)用到路由選擇或速率調(diào)整等算法中。仿真實驗進(jìn)一步驗證了模型的合理性及可