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无线网格网的网关选址问题研究

作　者: 华巍
导　师: 胡波
学　校: 复旦大学
专　业: 电路与系统
关键词: 无线网格网可扩展性网关选址图论布尔代数最优化算法加权分簇算法 1-median 生成树算法
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 48次
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内容摘要

无线网格网(Wireless Mesh Network,WMN)是一项广受关注的热点技术,它融合了Ad Hoc、WLAN和WBAN的技术特点,是一种以多跳方式进行通信、可以实现全覆盖宽带服务的网络技术。最近一段时间,无线网格网开始进入民用领域,逐步实现商业化运行。可以预见,无线网格网将成为下一代无线通信技术和互联网技术的重要组成部分。可扩展性是无线网格网的一个技术瓶颈。由于采用了类似Ad Hoc网络的多跳通信方式,无线网格网的吞吐量和覆盖范围成为两个矛盾的优化目标。因此,分簇成为设计无线网格网的必然选择。在绝大多数的实际应用中,无线网格网的节点位置都是早已确定的,设计者只能在此基础上选择部分节点作为网关进行分簇规划。在这种情况下,设计者的核心任务是确定网关的数量和位置,称为无线网格网的网关选址问题。本文针对这个问题,进行了系统的研究。本文首先提出了无线网格网网关选址的约束条件和优化目标,建立了网关选址的简化模型和完备模型。在简化模型下,本文提出了一种基于图论和布尔代数的最优化算法,并针对实际的应用场景进行了扩展。在完备模型下,本文进一步将网关选址问题分为单跳模式和多跳模式两种类型。在单跳模式下,本文提出了一种基于启发式加权分簇算法的无线网格网网关选址方法。在多跳模式下,本文提出了一种以近似1-median为根的生成树算法来实现无线网格网的网关选址。大量的实验仿真表明,本文提出的算法能够很好的解决无线网格网的网关选址问题。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
第1章引言  8-11
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 主要工作  9-10
  1.3 论文结构  10-11
第2章无线网格网简介  11-25
  2.1 无线网格网的定义  11-15
    2.1.1 平面结构  12-13
    2.1.2 分级结构  13-14
    2.1.3 混合结构  14-15
  2.2 无线网格网的特性  15-18
    2.2.1 无线网格网的特点  15-16
    2.2.2 无线网格网的优势  16-17
    2.2.3 无线网格网的不足  17-18
  2.3 无线网格网的设计场景  18-21
    2.3.1 节点位置不确定的无线网格网  19-20
    2.3.2 节点位置确定的无线网格网及其网关选址问题  20-21
  2.4 网关选址的实现机制  21-25
    2.4.1 成簇机制  21-22
    2.4.2 路由机制  22-23
    2.4.3 传输机制  23-25
第3章完备模型、完备模型的简化和最优化算法  25-38
  3.1 网关选址的约束条件和优化目标  25-27
    3.1.1 网关选址的约束条件  25-26
    3.1.2 网关选址的优化目标  26-27
  3.2 网关选址的完备模型  27-29
  3.3 完备模型的简化和最优化算法  29-33
    3.3.1 最优化算法  30-32
    3.3.2 一个算例  32-33
  3.4 最优化算法的扩展  33-38
    3.4.1 网络重置  33-34
    3.4.2 基本鲁棒选址  34-36
    3.4.3 冗余鲁棒选址  36-38
第4章基于启发式加权分簇算法的网关选址方法  38-48
  4.1 单跳模式下的无线网格网网关选址  38-39
  4.2 预备知识  39-42
    4.2.1 加权分簇算法(WCA)  39-40
    4.2.2 遗传算法(GA)  40-42
  4.3 基于启发式加权分簇算法的网关选址方法(GAWCA)  42-48
    4.3.1 算法细节  42-43
    4.3.2 实验仿真  43-48
第5章一种多跳模式下的无线网格网网关选址方法  48-64
  5.1 多跳模式下的无线网格网网关选址  48-49
  5.2 现有算法性能分析  49-55
    5.2.1 Greedy DIS  49-52
    5.2.2 Degree Based GDTSP和Weight Based GDTSP  52-55
  5.3 一种多跳模式下的无线网格网网关选址方法  55-64
    5.3.1 算法细节  55-57
    5.3.2 实验仿真  57-64
第6章总结与展望  64-66
参考文献  66-70
攻读学位期间发表的学术论文  70-71
致谢  71-72

无线网格网的网关选址问题研究

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