【摘要】：無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)(Wireless Mesh Networks,WMN)作為一種關(guān)鍵的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入方式,可以擴(kuò)展無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)的覆蓋范圍,增加無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)的組網(wǎng)靈活性和有效性。由于WMN具有高可靠性、自組織性、自愈性等多種優(yōu)點(diǎn),從出現(xiàn)以來(lái)一直受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。多接口多信道技術(shù)(Multi-Radio Multi-Channel,MRMC)是提升WMN網(wǎng)絡(luò)性能的一種重要手段,在同一個(gè)節(jié)點(diǎn)配置多個(gè)無(wú)線(xiàn)接口,可以增加總體的網(wǎng)絡(luò)容量。但使用MRMC技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)了無(wú)線(xiàn)干擾增大的問(wèn)題。WMN中的路由技術(shù)通過(guò)為數(shù)據(jù)包選擇適當(dāng)?shù)穆窂教嵘W(wǎng)絡(luò)容量,信道分配技術(shù)通過(guò)為網(wǎng)絡(luò)接口分配適當(dāng)?shù)男诺?降低節(jié)點(diǎn)之間的干擾,提升網(wǎng)絡(luò)容量。因此研究WMN中的路由與信道分配技術(shù)對(duì)解決干擾問(wèn)題和提升網(wǎng)絡(luò)性能至關(guān)重要。隨著無(wú)線(xiàn)多媒體等業(yè)務(wù)的快速發(fā)展,WMN中的多播通信需求不斷增加。在為WMN進(jìn)行路由與信道分配時(shí),需要考慮通信的類(lèi)型,在為使用多播業(yè)務(wù)的WMN進(jìn)行路由選擇和信道分配時(shí),直接使用用于單播通信的分配方法會(huì)導(dǎo)致無(wú)法充分發(fā)揮多播業(yè)務(wù)的優(yōu)勢(shì),導(dǎo)致多播吞吐量下降。多播通信時(shí)的路由選擇通常是構(gòu)建一個(gè)以網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)的樹(shù)形結(jié)構(gòu),路由選擇問(wèn)題也轉(zhuǎn)化為多播樹(shù)的構(gòu)建問(wèn)題;在為多播通信網(wǎng)絡(luò)分配信道時(shí),需要充分考慮利用到無(wú)線(xiàn)廣播優(yōu)勢(shì),提升多播吞吐量。本文研究WMN中多播聯(lián)合路由選擇與信道分配問(wèn)題。本文為了在得到多播路由與信道分配的最優(yōu)解,同時(shí)降低求解的復(fù)雜度,提出一個(gè)序列化二進(jìn)制整數(shù)規(guī)劃(Sequential BIP,SBIP)方法,SBIP將信道分配與路由選擇作為兩個(gè)獨(dú)立的子問(wèn)題并且分別進(jìn)行求解。SBIP為了提高信道頻譜的利用率,在使用正交信道的同時(shí),也使用了部分重疊信道,對(duì)SBIP的計(jì)算復(fù)雜度進(jìn)行了理論分析,結(jié)果表明序列化算法可以有效地減小優(yōu)化過(guò)程的計(jì)算復(fù)雜度,使用NS-3仿真平臺(tái)驗(yàn)證SBIP的性能,仿真實(shí)驗(yàn)表明,SBIP可以得到最優(yōu)的路由選擇結(jié)果與信道分配結(jié)果,SBIP可以作為其它方法性能的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。SBIP雖然可以在較小的計(jì)算復(fù)雜度下得到路由選擇與信道分配的最優(yōu)解,但由于其無(wú)法在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)求得結(jié)果,無(wú)法應(yīng)用于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)。因此,本文提出一種啟發(fā)式的最小化沖突負(fù)載路由選擇與信道分配(Min-Collision Load Routing and Channel Assignment,MCLRC)算法。MCLRC可以在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)得到路由與信道分配結(jié)果,可以應(yīng)用于實(shí)際的通信網(wǎng)絡(luò)。MCLRC的路由選擇過(guò)程按照離源節(jié)點(diǎn)由遠(yuǎn)及近的順序?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)決定多播樹(shù)的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn),可以有效地減小接口數(shù)的浪費(fèi)現(xiàn)象;MCLRC的信道分配過(guò)程的目的是最小化網(wǎng)絡(luò)中受干擾影響的帶寬,得到的分配結(jié)果可以提高網(wǎng)絡(luò)的總體多播吞吐量。NS-3的仿真結(jié)果表明,MCLRC算法性能接近SBIP得到的最優(yōu)解,且優(yōu)于MCM與M4算法。
[Abstract]:As a key wireless network access mode, wireless Mesh network (Wireless Mesh network can extend the coverage of wireless access network and increase the flexibility and effectiveness of wireless access network. Because WMN has many advantages such as high reliability, self-organization, self-healing and so on, it has been widely concerned by academic circles since its appearance. Multi-Radio Multi-Channel technique (MRMC) is an important means to improve the performance of WMN networks. Configuring multiple wireless interfaces at the same node can increase the overall network capacity. However, the use of MRMC technology brings the problem of increasing wireless interference. The routing technology in WMN increases the network capacity by selecting the appropriate path for the packet, and the channel allocation technology allocates the appropriate channel for the network interface. Reduce the interference between nodes and improve the network capacity. Therefore, it is very important to study the routing and channel allocation technology in WMN to solve the interference problem and improve the network performance. With the rapid development of wireless multimedia and other services, the demand for multicast communication in WMN is increasing. When routing and channel allocation for WMN, you need to consider the type of communication, when routing and channel allocation for WMN using multicast services, The direct use of the allocation method for unicast communication will lead to the failure to give full play to the advantages of multicast services and lead to the decline of multicast throughput. In multicast communication, routing is usually a tree structure with gateway node as the root node, and the routing problem is also transformed into the construction of multicast tree. It is necessary to take full account of the advantages of wireless broadcasting to improve multicast throughput. In this paper, the problem of multicast joint routing and channel assignment in WMN is studied. In order to obtain the optimal solution of multicast routing and channel assignment, the complexity of the solution is reduced. In this paper, a serialized binary integer programming (Sequential) method is proposed, in which channel assignment and routing are regarded as two independent sub-problems. In order to improve the efficiency of channel spectrum, channel allocation and routing are solved separately. In order to improve the efficiency of the channel spectrum, orthogonal channels are used at the same time. Some overlapping channels are also used to analyze the computational complexity of SBIP. The results show that the serialization algorithm can effectively reduce the computational complexity of the optimization process, and use the NS-3 simulation platform to verify the performance of SBIP. The simulation results show that SBIP can obtain the optimal routing and channel assignment results. SBIP can be used as the evaluation standard for the performance of other methods. SBIP can obtain the optimal solution of routing and channel assignment under lower computational complexity. However, it can not be applied to the real network because it can not get the result in polynomial time. Therefore, this paper proposes a heuristic algorithm for minimizing collision load routing and Channel assignment (MCLRC). MCLRC can obtain routing and channel assignment results in polynomial time. The routing process can be applied to the actual communication network. MCLRC determines the forwarding node of the multicast tree for the network according to the order of distance and proximity of the source node. The purpose of the channel allocation process of MCLRC is to minimize the bandwidth affected by interference in the network. The simulation results show that the performance of MCLRC is close to the optimal solution obtained by SBIP and is superior to that of MCM and M4.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.5

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本文編號(hào)：2145139