【摘要】：隨著新型無線接入和組網(wǎng)技術的不斷涌現(xiàn),無線網(wǎng)絡在網(wǎng)絡覆蓋、網(wǎng)絡容量、傳輸速率、服務質量等方面都得到了迅猛發(fā)展,正朝著接入方式多樣化、數(shù)據(jù)傳輸高速化、普遍移動性和全IP融合的方向發(fā)展,并終將形成無所不在、無所不包、無所不能的下一代無線網(wǎng)絡。下一代無線網(wǎng)絡融合了多種結構的通信網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)絡,支持多種無線技術的平滑接入和移動終端的無縫漫游,支持多跳自組織、協(xié)同中繼等新型組網(wǎng)方式,通過全IP核心網(wǎng)與傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通。下一代無線網(wǎng)絡的目標是通過豐富的接入手段、靈活的組網(wǎng)方式、全方位的網(wǎng)絡覆蓋、空前的傳輸速率和超大的網(wǎng)絡容量,為用戶提供無處不在的網(wǎng)絡接入和無所不能的網(wǎng)絡服務。然而,由于無線網(wǎng)絡的衰落、干擾、介質共享、用戶移動等固有特性,造成其信道狀態(tài)時變、容量有限、資源匱乏等限制,使得人們對無線應用需求的爆發(fā)式增長和無線通信資源的緊張供給之間的矛盾日益凸顯,成為下一代無線網(wǎng)絡進一步發(fā)展和創(chuàng)新所面臨的嚴峻考驗。高效的無線資源管理模式和靈活的網(wǎng)絡資源調度策略,可有效提升現(xiàn)有通信系統(tǒng)的資源利用率,拓展可利用資源空間,提高無線通信系統(tǒng)的整體性能,是解決上述矛盾的主要手段之一,也是本論文的主要研究內容。本論文主要研究了無線自組織網(wǎng)絡(無線傳感器網(wǎng)絡)和OFDMA協(xié)同中繼網(wǎng)絡這兩種典型的下一代無線網(wǎng)絡中拓撲控制、跨層設計、子載波配對及選擇、子載波功率分配等無線資源管理機制和調度策略。主要研究內容和貢獻包括以下四個方面:(1)對無線網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢及面臨的挑戰(zhàn)進行了系統(tǒng)整理和深入分析;對無線自組織網(wǎng)絡(無線傳感器網(wǎng)絡)和OFDMA協(xié)同中繼網(wǎng)絡等下一代無線網(wǎng)絡中的通信應用場景進行了詳細介紹和分析比較;對拓撲控制、跨層設計、凸優(yōu)化理論等無線網(wǎng)絡資源管理手段和技術理論進行了歸納研究。(2)研究了采用移動Sink進行數(shù)據(jù)收集的大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡中,如何延長網(wǎng)絡生存時間的問題。提出了一個基于樹形結構的啟發(fā)式拓撲控制算法——最小負載集(Minimum Load Set,MLS)算法,通過為每個傳感器節(jié)點合理選擇數(shù)據(jù)轉發(fā)路徑和傳輸功率,來平衡網(wǎng)絡中節(jié)點的能量消耗,從而達到延長整個無線傳感器網(wǎng)絡最大生命周期的目的;進一步討論了在分布式和時延約束條件下如何改進MLS算法,使之更適用于實際應用場景。仿真實驗結果表明MLS算法的性能明顯優(yōu)于部分現(xiàn)有算法。(3)研究了無線自組織網(wǎng)絡中的跨層設計及優(yōu)化問題,對傳輸層的擁塞控制、媒體接入控制層(MAC層)的爭用控制和物理層的功率控制進行了聯(lián)合優(yōu)化。其目標是在傳輸層找到最優(yōu)的端到端傳輸速率;在MAC層找到每條鏈路的最優(yōu)堅持概率;在物理層找到最優(yōu)傳輸功率,從而最大化網(wǎng)絡總效用。本論文構造了一個多維約束條件下的廣義網(wǎng)絡效用最大化(Generalized Network Utility Maximization,GNUM)問題,通過引入輔助變量和變量變換,提出了基于次梯度的分布式跨層算法,仿真結果驗證了所提出算法的收斂性和有效性。(4)本論文提出了一個OFDMA協(xié)同中繼網(wǎng)絡中的聯(lián)合子載波配對和功率分配(Joint Subcarrier Pairing and Power Allocation,JS2PA)方案。為解決JS2PA這個非凸問題,我們首先基于匈牙利法提出了子載波配對及選擇算法;然后基于智能水滴(Intelligent Water Drops,IWD)算法提出了用作功率分配的PA-MIWD算法;最后,通過仿真實驗驗證了我們提出JS2PA方案在收斂性、網(wǎng)絡總效用和公平性等方面明顯優(yōu)于現(xiàn)有方法,并分析了中繼節(jié)點位置、子載波需求以及功率分配對系統(tǒng)性能的影響。
文內圖片：
圖片說明： 電源圖 2.2 無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點結構.2 Node architecture of wireless senso主要拓撲結構有 3 種：星狀網(wǎng)的優(yōu)點和缺點。網(wǎng)絡 （b）
文內圖片：
圖片說明： 例如在智能家居應用中用戶只想知道“現(xiàn)在臥室的溫度“現(xiàn)在節(jié)點 A 監(jiān)測到的溫度是多少”。這就要求無線傳感據(jù)為中心，，通過網(wǎng)絡技術和數(shù)據(jù)庫技術的緊密結合，為用處理和管理平臺。自組織網(wǎng)絡移動通信網(wǎng)絡到無線局域網(wǎng)絡以及家庭無線網(wǎng)絡，這些技得越來越高效便捷。但傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡都必須在預先部署下才能有效運行，例如蜂窩移動通信網(wǎng)絡就需要基站及移的支持。而在軍事通信、野外作業(yè)、自然災害等特殊應用的網(wǎng)絡基礎設施支持，使得傳統(tǒng)的無線通信網(wǎng)絡技術無法勝惡劣條件或緊急情況下快速自組織構建網(wǎng)絡，迅速恢復移一代無線網(wǎng)絡技術應運而生，這種無線移動通信網(wǎng)絡稱為lessAd Hoc Networks)。B是A和C的直接通信節(jié)
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN92

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 王鐵鷹;曾兵;;無線自組織網(wǎng)絡可擴可控可信技術研究[J];信息安全與通信保密;2008年08期

2 謝紅;;無線自組織網(wǎng)絡對抗初探[J];無線電工程;2010年02期

3 韋云凱;毛玉明;吳凡;;無線自組織網(wǎng)絡關鍵技術與進展[J];中興通訊技術;2007年04期

4 毛建兵;毛玉明;冷u&鵬;;節(jié)點傳輸半徑對無線自組織網(wǎng)絡容量的影響分析[J];計算機應用研究;2008年08期

5 艾明達;趙壯;姚鄭;張寶賢;;無線自組織網(wǎng)絡抗毀路由協(xié)議研究[J];計算機應用研究;2008年11期

6 曾曦;;論無線自組織網(wǎng)絡的基本原理與操作[J];信息安全與通信保密;2009年05期

7 張美平;許力;;基于嵌入式馬氏鏈的無線自組織網(wǎng)絡性能分析[J];系統(tǒng)仿真學報;2010年01期

8 高昂;李增智;趙季中;;用于無線自組織網(wǎng)絡的屬性加密算法[J];西安交通大學學報;2012年08期

9 張兵;邢麗莉;李軍;楊帆;;無線自組織網(wǎng)絡在地震救援中的應用研究[J];自然災害學報;2013年02期

10 仝華梓;;一種無線自組織網(wǎng)絡協(xié)議研究與實現(xiàn)[J];網(wǎng)絡安全技術與應用;2014年01期

相關會議論文 前10條

1 胡薇;毛玉明;;一種新型的無線自組織網(wǎng)絡結構[A];第九屆全國青年通信學術會議論文集[C];2004年

2 陳雁;安建平;;小世界特征對無線自組織網(wǎng)絡性能的影響[A];第七屆全國信息獲取與處理學術會議論文集[C];2009年

3 殷敬偉;王宇;趙安邦;陳陽;;水聲無線自組織網(wǎng)絡隱終端與暴露終端的解決方法研究[A];泛在信息社會中的聲學——中國聲學學會2010年全國會員代表大會暨學術會議論文集[C];2010年

4 羅睿;毛玉明;;無線自組織網(wǎng)絡的分層移動模型初探[A];2006中國西部青年通信學術會議論文集[C];2006年

5 張帆;馬立香;毛建兵;;一種分級無線自組織網(wǎng)絡的模擬系統(tǒng)功能設計[A];2006中國西部青年通信學術會議論文集[C];2006年

6 吉磊;毛玉明;;無線自組織網(wǎng)絡環(huán)境模擬設計及實現(xiàn)[A];2006中國西部青年通信學術會議論文集[C];2006年

7 唐睿;毛玉明;;一種分層無線自組織網(wǎng)絡拓撲發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)[A];四川省通信學會2006年學術年會論文集（二）[C];2006年

8 何琢如;侯整風;陳博;;一種基于移動無線自組織網(wǎng)絡多路徑源路由算法的改進算法(英文)[A];全國第19屆計算機技術與應用（CACIS）學術會議論文集（下冊）[C];2008年

9 陳立娜;;移動自組織網(wǎng)絡在智慧城管中的應用研究[A];第二十八屆中國（天津）2014IT、網(wǎng)絡、信息技術、電子、儀器儀表創(chuàng)新學術會議論文集[C];2014年

10 林未名;陸鑫達;李明祿;;基于干擾圖的無線自組織網(wǎng)絡MAC協(xié)議[A];2006年全國開放式分布與并行計算學術會議論文集（二）[C];2006年

相關博士學位論文 前10條

1 周曦;無線自組織網(wǎng)絡中的可靠服務研究[D];復旦大學;2012年

2 劉丁;資源受限的無線自組織網(wǎng)絡路由算法研究[D];陜西師范大學;2015年

3 邵彩幸;車用無線自組織網(wǎng)絡信道訪問控制技術研究[D];電子科技大學;2015年

4 趙歡;下一代無線網(wǎng)絡中的資源管理策略研究[D];重慶大學;2016年

5 桂麗;認知無線自組織網(wǎng)絡若干關鍵技術研究[D];北京郵電大學;2013年

6 孫玉星;無線自組織網(wǎng)絡信任系統(tǒng)若干問題的研究[D];南京大學;2011年

7 孟坤;無線自組織網(wǎng)絡保護路由及其關鍵技術研究[D];北京科技大學;2012年

8 黃超;無線自組織網(wǎng)絡路由與低功耗節(jié)點關鍵技術研究[D];重慶大學;2008年

9 李昕;無線自組織網(wǎng)絡中的路由與廣播技術研究[D];北京郵電大學;2007年

10 王睿;認知及協(xié)作無線自組織網(wǎng)絡中的資源管理策略研究[D];北京郵電大學;2014年

相關碩士學位論文 前10條

1 倪晨泉;基于保護區(qū)域的無線自組織網(wǎng)絡性能研究[D];昆明理工大學;2015年

2 盧國瀟;無線自組織網(wǎng)絡路由協(xié)議測試平臺研究[D];電子科技大學;2014年

3 王海南;基于鏈路質量的無線自組織網(wǎng)絡按需路由協(xié)議研究[D];電子科技大學;2014年

4 齊勇;認知無線自組織網(wǎng)絡拓撲控制研究[D];電子科技大學;2014年

5 尚濤;無線自組網(wǎng)能量有效的鄰居發(fā)現(xiàn)機制研究[D];北京工業(yè)大學;2015年

6 唐安律;無線自組織網(wǎng)絡端到端傳輸協(xié)議設計與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學;2014年

7 劉進;基于多簇泛洪的無線自組織網(wǎng)絡路由協(xié)議的研究與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學;2014年

8 楊歡;無線自組織網(wǎng)絡環(huán)境下的安全通信技術研究[D];西安電子科技大學;2014年

9 鄭曉晨;無線自組織網(wǎng)絡的安全認證算法的設計與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學;2014年

10 胡宇峰;無線自組織網(wǎng)絡在應急通信中的應用[D];上海交通大學;2012年

本文編號：2515646