基于纳什均衡解的无线Mesh网络资源分配算法研究

针对无线Mesh网络因存在大量竞争节点导致网络资源利用率降低的问题,从最大化网络性能为目标,建立一个反映无线Mesh网络节点间竞争资源过程的非合作动态博弈模型,并在此模型基础上提出一种基于纳什均衡解的无线Mesh网络资源分配算法。算法通过求解求解博弈的纳什均衡解来获得各类业务的最优发送概率,使各类业务获得了最优的发送机会。通过优化数据发送行为,减小了节点间竞争的碰撞概率,降低了不必要的退避时间,进而提高了网络资源的利用率。仿真实验结果说明了算法的可行性和有效性。     

一种无线Mesh网络多播信道分配算法的研究

在无线Mesh网络中,多播是一种非常重要的技术,它要求在有限的带宽内提高网络吞吐量.在信道分配时最小化多播树的干扰可以提高网络吞吐量.本文提出一种多信道多播信道分配算法,该算法以链路上的数据流为指标来表征干扰度,考虑相同信道及相邻信道的干扰,通过减少干扰来提高无线Mesh网络的吞吐量.仿真结果表明,该算法可以达到更佳的网络吞吐量.     

认知无线Mesh网的多信道MAC协议

随着宽带无线通信业务的发展,无线频谱资源日益紧张.本文在认知无线电频率感知技术的基础上,将其应用于无线Mesh网的多信道MAC协议(MMAC)中,提出了认知无线Mesh网的多信道MAC协议(CWMN-MMAC).本协议通过增加认知用户对频谱的感知和针对多跳特点的分布式协商,将空闲的频谱动态地分配给非授权用户使用,可以有效提高频谱资源利用率,并通过仿真,研究了协议ATIM窗对吞吐量的影响和主用户空闲时的信道利用率,根据仿真结果可以看到,该协议通过单网卡可以实现较好的信道利用率.     

基于连通性的动态固定信道分配算法

随着跳数的增加,无线Mesh网络的延迟开始增大,吞吐量开始降低,QoS难以得到保证.基于多信道多接口的信道分配策略可以很好地解决上述问题,但目前对多信道Mesh网络的研究往往忽视了节点之间的连通性问题.在原有的宽带优先搜索(BFS,Breadth First Search)算法的基础上,针对动态固定信道分配(DFCA,Dynamic Fixed Channel Allocation)算法进行研究,在保证连通性的前提下,为每个节点动态的分配固定信道,减少了链路之间干扰,提高了传输效率,同时考虑了新加入节点以及失效节点带来的问题.仿真结果表明,在发送速率较大、数据流数较多的情况下,DFCA算法较传统算法在吞吐量方面得到很大提高.     

一种基于蚂蚁算法的Mesh网公平路由算法

无线Mesh网的集中式网络控制结构,由位于有线网中的控制中心监测Mesh网拓扑变化和用户的性能需求,并计算从无线路由器到网关的路径。根据这一结构,提出了一种基于蚂蚁算法的带宽公平分配路由算法。该算法可以通过平衡流量负载最大化网络利用率,并对每用户提供公平的带宽分配服务。仿真表明,该算法的结果非常接近理论最优解。     

无线Mesh网络中基于信道状态的动态信道分配算法研究

对多信道无线Mesh网络中的信道分配算法进行了分析,提出了一种基于信道状态的动态信道分配策略（channel-state-based dynamic channel assignment,CSDCA）。该算法利用控制信道交互的信息,通过Hello消息的交换、发送请求（request-to-send,RTS）和允许发送（clear-to-send,CTS）的信道协商、数据传输3个阶段实现信道的动态分配,并通过仿真分析验证了该算法对多信道无线Mesh网络（multichannel wireless mesh networks,MWMN）性能的提高。     

基于有限优先权的无线Mesh网络信道分配算法

在现有的无线Mesh网络中,高优先级业务过多地占用信道资源,影响了不同业务之间占用资源的公平性。针对此问题,基于802. 11e EDCA协议,提出一种有限优先权的无线Mesh网络信道分配算法。该算法将信道占用时间比作为调整每个优先级业务优先数的标准,根据网络当前状态和各个优先级业务占用信道资源的情况,通过动态调整低优先级业务的优先权,适当地限制高优先级业务过多地占用信道资源,确保低优先级业务在网络负载较大时也能够占用一定的信道资源。网络仿真实验结果表明,该算法能有效地提高系统吞吐量和资源综合利用率,保证了高、低优先级业务间占用信道资源的公平性。     

基于蚁群算法的无线Mesh网公平路由算法

无线Mesh网的集中式控制结构容易导致网络带宽负载分配的不均衡,为此文中在引入最小每用户平均带宽这一路由公平性评价标准的基础上,提出了一种基于蚁群算法的带宽公平分配路由算法.该算法通过蚂蚁周游的优化功能来最大化最小每用户平均带宽,从而达到平衡流量负载、为每用户提供公平带宽分配的目的.仿真结果表明,与现有算法相比,文中算法的复杂度和平均路径长度有所增加,但带宽分配结果更公平.     

双层网络中一种协作博弈的动态资源分配方法

针对双层网络模型中宏小区用户层和毫微微小区用户层存在共信道信号互相干扰的问题,提出了一种协作博弈的动态资源分配(CGDRA)方法.该方法首先根据宏小区用户的路径损耗和QoS需求,对宏小区用户层的发射功率进行分配,然后以所有毫微微小区用户的数据速率之积作为效用函数,以毫微微小区用户的QoS需求为约束条件,构建了毫微微小区用户层总发射功率受限的协作博弈模型,并采用动态子载波分配算法和自适应功率分配算法得到了该博弈模型的低复杂度近似最优解,优化分配了毫微微小区用户的频谱资源和发射功率,提高了系统的传输速率.仿真结果表明:在双层网络中,CGDRA方法在系统数据速率和用户的公平性上获得了较好的折中;与最大最小公平性算法相比,系统的数据速率提高了30％;与最大速率算法相比更加公平.     

基于信道选择和自适应功率控制的动态频谱分配

针对频谱分配过程中会出现用户间的干扰问题,提出了一种基于信道选择和自适应功率控制的动态频谱分配算法.该算法的基本思想是将认知用户间频谱的竞争转化为以信道选择为策略空间的博弈模型,通过调整发射功率和利用改进后的效用函数来选择最优的分配策略.实验结果表明:该算法在实现频谱动态分配的同时减小了对授权用户的干扰,提高了系统总吞吐量.     

基于拓扑化简的多接口无线mesh网络信道分配算法

为了解决多接口无线mesh网络的信道分配问题,提出了一种能够适应不同接口数和信道数的对不同网络业务量模式具有通用性的低复杂度算法。基于一种启发式信道分配策略,该算法根据各节点配置的接口数去除多余的链路,使信道分配方案能够充分利用多信道资源。在该文研究的网络场景下,该算法可使信道分配方案的总冲突数持续降低并最终达到0,所得到的最佳方案的网络容量可达到单信道情况的约5倍。引入拓扑结构化简技术改进了多接口无线mesh网络的信道分配算法。     

基于拓扑化简的多接口无线mesh网络信道分配算法

为了解决多接口无线mesh网络的信道分配问题,提出一种能够适应不同接口数和信道数的对不同网络业务量模式具有通用性的低复杂度算法。基于一种启发式信道分配策略,该算法根据各节点配置的接口数去除多余的链路,使信道分配方案能够充分利用多信道资源。在该文研究的网络场景下,该算法可使信道分配方案的总冲突数持续降低并最终达到0,所得到的最佳方案的网络容量可达到单信道情况的约5倍。引入拓扑结构化简技术改进了多接口无线mesh网络的信道分配算法。     

Chanel Assignment Optimization Algorithm Based on Link Throughput and Node Priority

How to reduce interference among neighbor nodes in wireless mesh networks is still an important and key issue nowadays. In this paper, an optimized channel assignment algorithm(OCA) is proposed to solve this problem based on link throughput and node priority. The effects of the numbers of network interface cards and channels on the network throughput are analyzed and evaluated. When there are seven of the numbers of both network interface cards and channels, the efficiency of utilizing network interface card and channel reaches highest. Compared with centralized channel assignment algorithm(CCA), the proposed algorithm has less packet loss rate and more network throughput significantly.     

无线网状网中多并发流路由结合调度的组合方案

为解决无线网状网中多条路径同时传送引起的干扰冲突和资源竞争问题,提出了依托信道分层方法的组合式路由结合调度的方案:首先,给出了路径发现的可行方案,并基于网状网的可用资源提出一种路径选择判据——资源可获得度;然后,确定了多条路径可并发传输的信道分配方案;最后,开发了结合路由、信道分配、调度的组合优化调度方案(COSS算法),以启发式的方法找到每个时隙下尽可能多的可兼容路径,实现可兼容路径的组合优化调度.为验证COSS算法的性能,在不同网络资源配置、多种流量请求下进行仿真实验.实验结果表明:(1)COSS算法在吞吐量、传输延迟、传输完成时间方面有较好的表现;(2)与AODV路由协议相比,COSS算法有效地提高了吞吐量.     

多接口无线mesh网络的信道时空分配

针对多接口无线mesh网络信道分配中存在的共享接口信道依赖问题和网络拓扑改变所导致的链路失效问题,提出了基于图分解的联合空间与时间域的信道分配方法。该方法将信道分配从空间域拓展到时间域,将网络拓扑分解为多个时隙上的子图,然后对每个子图运用图着色算法实现信道分配。该方法中,每个时隙上的子图根据网络约束条件动态获得信道资源,从而提高了无线mesh网络信道分配的效率。通过仿真分析对比了静态信道分配方法,这种信道的时空分配方法能够有效抑制信道分配中产生的波及效应以及信道切换导致的链路失效等消极因素的影响,从而在满足接口数目约束、信道数目约束等约束条件下将无线mesh网络吞吐量提高30%以上。     

基于组合智能算法的无线网络信道分配机制

针对当前无线网络信道分配方法易出现干扰, 网络吞吐量小等缺陷, 设计一种基于组合智能算法的无线网络信道分配方法. 首先对无线网络信道分配的原理进行分析, 构建无线网络信道分配模型; 然后采用遗传算法产生无线网络信道的初始分配方案, 并引入粒子群优化算法对无线网络信道的初始分配方案进行精细搜索, 得到合理的无线网络信道分配方案; 最后在MATLAB 2016平台对无线网络的吞吐量、 网络延迟、 数据传输丢包率进行仿真测试. 仿真结果表明, 该方法大幅度提升了无线网络的吞吐量, 网络延迟和数据传输丢包率远小于单一的遗传算法或粒子群优化算法, 改善了无线网络的通信性能.     

多天线多信道无线mesh网络的组播研究

在无线多跳mesh网络中，每个mesh节点可以配备多个天线。并利用不同的信道进行通讯，这给组播问题带来了新的挑战．针对这一问题，提出了一种基于组播树的多天线多信道无线mesh网络的组播方案，首次给出了转发信道冗余度的概念，并证明了发现转发信道冗余度最低的组播树是一个NP完全问题．同时给出了一个构造组播树的近似算法，以及基于组播树的抗干扰低延迟组播调度算法．模拟实验结果证明了该算法的有效性．     

基于流量模式的Q-学习路由及其连接调度

为解决无线网状网中因多条路径同时传输数据而引起网络性能降低的问题, 提出了一个基于流量的Q-学习路由与调度方案(QRST): 针对每一个路由请求, 首先采用强化学习中的Q-学习算法寻找路径; 然后根据找到的路径结合信道分配完成组合调度, 以启发式的方法尽可能为每个时隙使用网络资源分配路径的连接. 并在不同网络资源配置和多种流量请求下进行虚拟计算实验, 以验证该方案的正确性和有效性. 实验结果表明: 与COSS方案和AODV方案相比,采用QRST方案的无线网状网在吞吐量、激活链路数量和传输完成时间等网络性能上有较好的表现.