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1、隨著通訊與計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展,無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)(無(wú)線Adhoc網(wǎng)絡(luò))正在發(fā)揮越來(lái)越重要的作用,其目標(biāo)是使信息可以在“所有時(shí)間,所有地點(diǎn)”進(jìn)行交互。它跟目前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)最大的區(qū)別在于,與蜂窩網(wǎng)絡(luò)的集中式結(jié)構(gòu)不同,無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)采用一種松散的,自組織的結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)使得無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)在許多應(yīng)用中有非常廣闊的前景,例如端對(duì)端通信網(wǎng)絡(luò)和傳感器網(wǎng)絡(luò)。 在無(wú)線Adhoc網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中有許多重要問(wèn)題,其中一個(gè)就是如何優(yōu)化物理層,數(shù)據(jù)鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層的資源(帶
2、寬,時(shí)間片等)分配算法,使得在滿足網(wǎng)絡(luò)層傳輸速率的同時(shí)可以減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的資源消耗。在TDMA介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議中,傳輸過(guò)程被分為不同的離散時(shí)間片來(lái)完成,每個(gè)要傳輸數(shù)據(jù)包的鏈路分配一個(gè)特定時(shí)間片。一個(gè)對(duì)TDMA機(jī)制的有效改進(jìn)方法是空分TDMA機(jī)制,它將無(wú)線節(jié)點(diǎn)之間的物理距離考慮在內(nèi),規(guī)定互相不干擾的通訊鏈路可以在相同的時(shí)間片內(nèi)傳輸,從而減少了網(wǎng)絡(luò)所需時(shí)間片的總量,從而提高了單位時(shí)間內(nèi)可傳輸數(shù)據(jù)包的數(shù)量,即提高了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量(throug
3、hput)。于是,在目前TDMA機(jī)制的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中,一個(gè)非常重要的問(wèn)題是,在空分TDMA機(jī)制下,給定路由信息與網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的條件,通過(guò)對(duì)MAC層進(jìn)行鏈路調(diào)度來(lái)最大化網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。 此問(wèn)題的難點(diǎn)在于,由于其蘊(yùn)含數(shù)學(xué)問(wèn)題的復(fù)雜性,之前的研究工作對(duì)于實(shí)際規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)并不適用。絕大部分方法在網(wǎng)絡(luò)中有20-30個(gè)結(jié)點(diǎn),100-200條鏈路時(shí)就需要花幾天甚至更多的時(shí)間來(lái)尋找最優(yōu)調(diào)度。而這在實(shí)際應(yīng)用中是完全不可行的。因此,非常有必要繼續(xù)研究和探索這一
4、領(lǐng)域的新理論和新方法。 本文通過(guò)運(yùn)籌學(xué)中的規(guī)劃理論對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行建模,利用改進(jìn)后的columngeneration方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)吞吐量進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此方法在實(shí)際規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中也能在可控制時(shí)間內(nèi)得到最優(yōu)解;同時(shí),文中還提出了一種簡(jiǎn)單易用的貪心算法,并對(duì)這兩種方法進(jìn)行比較。此外,作為前述問(wèn)題的延伸,本論文還深入地探討了吞吐量與延時(shí)(delay)的組合優(yōu)化問(wèn)題,目的是設(shè)計(jì)更加有效而實(shí)用的算法來(lái)推動(dòng)STDMA機(jī)制在無(wú)線多媒體流中的應(yīng)用。
5、 本論文中有特色的工作體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:1.利用setcovering規(guī)劃與columngeneration方法將有效地解決了實(shí)際規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中鏈路時(shí)間片分配問(wèn)題;2.有效改進(jìn)columngeneration方法的優(yōu)化過(guò)程,使其收斂性大大改善,進(jìn)一步縮短了尋找最優(yōu)調(diào)度所需時(shí)間;3.給出了一種適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的貪心算法,并對(duì)兩種方法進(jìn)行比較;4.為吞吐量-延時(shí)組合優(yōu)化問(wèn)題指明了可行研究方向,以拓展對(duì)這一研究領(lǐng)域的探索,促進(jìn)STDMA
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