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多射频多信道无线Mesh网络中的信道分配

作　者: 申冬冬
导　师: 邓飞其
学　校: 华南理工大学
专　业: 系统工程
关键词: 无线Mesh网络 系统工程 多射频多信道 信道分配 网络容量
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 203次
引　用: 1次
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内容摘要


无线Mesh网络(WMN, Wireless Mesh Network)是随着无线通信技术的快速发展而出现的一种新型网络,是作为“最后一公里”瓶颈问题的一种有效解决方案。WMN由于其较高的应用价值和广阔的应用前景,已经成为研究的热点。其中,信道资源的分配与管理对无线Mesh网络的容量性能优化起着十分重要的作用,而利用多射频多信道是解决这一问题最有效的方法。本文把提高无线Mesh网络的网络容量问题作为研究方向,主要研究网络模型和通过多射频多信道的分配来提高网络容量。数学规划及图与网络等数学工具是系统科学的技术基础,而包括系统分析与系统建模及网络计划法等在内的方法和步骤是系统科学在工程技术方面的具体体现。WMN中信道分配问题的研究涉及到网络的多个方面,应用系统工程的理论与方法,从”总体”上进行考察、分析与研究,从而“最优”地处理网络系统性能优化的问题。信道分配是指在满足网络连通度的前提下,通过节点间射频的绑定以及射频与信道间的绑定和射频信道的切换等策略,形成一个数据通信的优化的网络结构。除此之外,信道分配还可以通过拓扑控制、定向天线、智能天线等技术实现。本文介绍了无线Mesh网络、信道分配的相关概念以及它们对无线Mesh网络性能的影响。基于多射频无线Mesh网络架构,本文在总结和借鉴了目前已有算法的基础上提出一种集中式的信道分配算法。该算法充分考虑了实际组网实现的可实现性以及与现有802.11s协议的一致兼容性,在考虑降低干扰的同时充分考虑链路负载以及链路容量的平衡。信道分配算法首先进行网络的拓扑控制,简化网络拓扑并且确定网络节点的优先级,再根据节点的优先级进行具体的信道分配。通过设立集中控制的信道调整和网络恢复策略对网络的连通性以及稳定性做到了更好的保证。最后,基于NS2网络模拟仿真平台,在多种网络场景下通过仿真实验对提出的信道分配算法进行了性能评估。仿真结果表明基于拓扑控制的集中式信道分配算法使得网络容量等性能明显提升,是一种有效的算法。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 引言  10
  1.2 研究背景  10-12
  1.3 本文主要研究内容与章节安排  12-13
  1.4 本章小结  13-14
第二章 基于802 系列协议的无线网络  14-24
  2.1 无线mesh网络概述  14-19
    2.1.1 WMN的网络结构  14-16
    2.1.2 WMN与传统无线网络的区别  16-17
    2.1.3 WMN的优缺点  17-19
  2.2 IEEE802 系列协议对无线Mesh的支持  19-23
    2.2.1 802.11s草案对Mesh结构的支持  19-21
    2.2.2 802.16 协议对Mesh结构的支持  21-22
    2.2.3 其他802 协议对Mesh结构的支持  22-23
  2.3 本章小结  23-24
第三章 无线Mesh网络的信道分配策略  24-35
  3.1 信道分配理论  24-28
    3.1.1 基础建模  24-26
    3.1.2 多信道无线Mesh网络的问题  26-28
  3.2 无线Mesh网络MAC协议研究  28-30
    3.2.1 基于单信道的MAC协议  28-29
    3.2.2 基于多信道的MAC协议  29-30
  3.3 无线Mesh网络信道分配策略研究  30-34
    3.3.1 信道分配算法的分类  30-32
    3.3.2 基于拓扑的信道分配  32-33
    3.3.3 动态信道分配  33-34
  3.4 本章小结  34-35
第四章 基于拓扑控制的集中式信道分配算法  35-48
  4.1 无线Mesh网络模型  35-39
    4.1.1 网络模型  35-36
    4.1.2 业务模型  36-37
    4.1.3 干扰模型  37-38
    4.1.4 基于线性规划的优化目标  38-39
  4.2 算法要点  39-44
    4.2.1 拓扑控制  39-42
    4.2.2 集中式的信道调整  42
    4.2.3 算法与现有协议的兼容性  42-44
  4.3 算法实现  44-47
    4.3.1 网络拓扑发现  44
    4.3.2 信道分配  44-47
  4.4 本章小结  47-48
第五章 系统仿真与性能分析  48-55
  5.1 NS2 简介  48-49
  5.2 仿真性能分析  49-54
  5.3 本章小结  54-55
结束语  55-56
参考文献  56-59
攻读硕士学位期间取得的研究成果  59-60
致谢  60

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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