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802.11无线网络资源管理算法研究

徐文超  
【摘要】:近年来,IEEE 802.11无线局域网(wifi)呈现爆炸性增长。在常见的无线网络应用场所如办公楼、机场等公共场合,接入点(Access Point, AP)和用户数目越来越多,使网络呈现密集化趋势。在这种密集的网络应用场景下,802.11协议的网络资源管理实体(Management Entity, ME)中关于用户关联、接入点信道分配和传输功率控制的规范难以克服相邻同频节点间干扰的问题,加上用户终端分布不均匀时造成的接入点之间负载不均衡的问题,这些都会极大地降低用户终端的性能。 针对802.11协议中用户关联、信道分配和功率控制机制存在的问题,本文研究了基于博弈论的解决方法。 首先,研究了旨在均衡不同接入点负载的用户关联算法。分析了在密集型802.11网络中衡量接入点负载水平的标准,并依据这个标准对用户关联问题建立博弈模型。在此基础上,分别提出集中式和分布式的用户关联算法。仿真实验证明关联算法能比现有算法更有效均衡不同接入点之间的负载。 接着,考虑802.11网络中可使用的互不交叠的信道有限的情况,将用户关联和接入点信道分配过程联合建模成非合作博弈模型,并分析了联合博弈在纳什均衡点的博弈代价和公平指数。仿真实验验证了这些理论分析,证明联合博弈算法能通过有效的信道分配和关联控制均衡不同信道上接入点的负载。 为进一步提高网络性能,本文还研究了802.11网络中的功率控制算法。分析了功率控制算法中网络非对称侦听导致“流量衰竭”的问题,提出能保持网络对称侦听性、旨在缓解同频节点间相互干扰水平的功率控制算法。仿真结果显示功率控制算法能有效降低节点的拥塞水平。 最后,讨论了本文所提算法的应用前景,指出了未来可能的研究方向。


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