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《北京邮电大学》 2007年
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城域无线Mesh网络的网络控制与资源管理算法研究

王英杰  
【摘要】: 下一代无线通信网络的目标是灵活方便地为用户提供高速率互联网接入和保障QoS的多业务宽带连接。无线Mesh网络采用多跳自组织组网模式,拓展无线城域网覆盖范围,支持固定宽带接入互联网服务和点对点业务传输;同时结合集中式与分布式的网络控制与资源管理,克服了Ad hoc网络可控性和安全性差的最大弊端。城域范围的无线Mesh网络正处于商业化初步应用和制定与完善相关协议的阶段中,已经成为无线网络理论研究的热点问题之一。 本论文建立了单信道与多信道下基于IEEE 802.16协议的无线Mesh网络干扰模型,基于该模型分析了不同形式和条件下的网络容量,在此基础上深入研究了单信道与多信道下、全向天线与定向天线下的一系列网络控制与资源管理算法,并通过理论分析和系统级动态仿真进行了分析和讨论。 首先,概述了单信道下分布式、集中式和混合式无线Mesh网络的容量分析主要结论;描述了由节点拓扑得到单信道无线Mesh网络干扰模型的构造方法,讨论了该模型在不同天线条件下的不同形式;分析了二叉树形式的规则拓扑树形单信道无线Mesh网络中不同层节点数与网络容量的关系,以及非规则链状拓扑单信道无线Mesh网络中路径距离和中继跳数与网络容量的关系。 其次,概述了路由、调度和功控等单信道无线Mesh网络中网络控制与资源管理的关键问题;建立了包含网络结构模型、链路干扰模型和树形路由及上下行业务模型等在内的单信道无线Mesh网络系统模型:提出了全向天线下基于最大并发集的公平下行调度算法和基于树形动态规划方法的上行调度算法;提出了定向天线下基于树形分层方法的下行调度算法和基于缓存队列和信道条件的上行调度算法;提出了全向天线下基于迭代法和基于博弈论的分布式功率控制算法。 再次,概述了分析多信道无线Mesh网络容量的三种典型方法;描述了由节点拓扑和信道及接口约束条件得到多接口多信道(MRMC,multi-radio multi-channel)无线Mesh网络干扰模型的构造方法:运用基于信息论的容量分析方法,得出了MRMC无线Mesh网络的容量与信道数和接口数的某种比值相关的结论;运用基于MRMC干扰模型的容量分析方法,得到了MRMC无线Mesh网络容量的接口约束范围和信道约束范围的临界点条件及其影响因素。 最后,概述了多信道无线Mesh网络的路由建立和信道分配算法的三种主要方法;建立了包括网络结构模型、多信道链路干扰模型和树形路由及上下行业务模型在内的MRMC无线Mesh网络系统模型;提出了基于次优解算法的MRMC上下行混合调度算法和基于线性规划最优化算法的MRMC路由与调度算法。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN925

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