基于软件定义网络的 WLAN 架构及负载均衡切换

软件定义网络将控制平面与数据转发平面进行分离,并提供开放的编程接口,实现网络的可编程化控制,极大地提高了网络管理的灵活性。在传统无线局域网中,终端通常依据信号强度选择接入点,这一机制往往会造成网络资源利用率低及接入点负载不均衡的问题。提出基于软件定义网络技术的无线局域网架构及一种负载均衡切换策略,利用控制器的全局视角与集中管控能力实现对接入点的实时监测,分析其状态信息并计算权值,由控制器根据负载情况向接入点下发流表,完成对网络的管理。硬件和计算机仿真平台实验表明,与传统的无线局域网架构相比,该方案有效提高了网络的资源利用率,平衡了接入点的负载,降低了数据在终端切换过程中的传输时延,提高了网络的性能。     

WLAN中基于吞吐量的AP切换机制的研究

移动通信中由于用户分布不均造成无线接入点（AP）间的负载分布不均衡。现有的切换机制大都根据无线终端（MH）接收信号信噪比（SNR）的大小来触发切换及选择AP,忽略了负载的影响。本算法结合SNR和负载两个指标,利用强制切换策略来平衡AP间的负载,提高了系统的吞吐量。实验表明,强制切换机制使整个系统的吞吐量提高了50％左右。     

基于AP选择及自适应切换的负载均衡算法

针对无线局域网中无线接入点容易过载的问题, 提出一种基于无线接入点的选择及自适应切换的负载均衡算法。通过RSSI(Received SignalStrength Indication)值, MAC(Media Access Control)帧发送时延选择接入点, 同时对无线站点的突发流量做出积极应对措施, 用最小限度接入点的切换达到均衡整个网络负载的目的。该算法能明确选择信道空闲的无线接入点, 均衡接入点负载, 降低数据包的发送时延。与传统方法相比, 该算法使系统的总吞吐量提高13.6%。     

车联网协作通信移动接入点选择算法

考虑车联网节点高速运动导致的频繁切换和通信中断问题,提出了基于移动接入点的车联网模型,在基于移动接入点的协作通信5G无蜂窝车联网方案中,给出了选择车辆担任协作移动接入点的三个简单有效的原则,以构建5G无蜂窝移动接入网络.仿真实验比较了不同移动接入点选择方法下移动接入点的空间特性分布以及系统的连通性,并给出不同要求下的最佳方案.理论分析和仿真结果表明:采用基于距离的移动接入点选择算法,相比简单的随机移动接入点选择方法,提高了车联网的连通性,而基于顺序的移动接入点选择算法则能提供最好的负载均衡特性.     

软件定义无线网络研究进展

软件定义思想在无线领域的应用促使了软件定义无线网络(software defined wireless networking,SDWN)的兴起.SDWN分离无线控制平面及数据平面,开放无线网络可编程接口,简化了网络管理,是第五代移动通信网络(5G)的重要发展方向之一.从软件定义无线网络诞生发展入手,总结了SDWN的网络体系结构;阐述了主要关键技术的研究进展,包括移动管理、密集部署、负载均衡等;讨论了SDWN在不同场景下的应用部署,并对未来研究工作所面临的挑战及发展趋势进行了分析.     

一种基于通信的列车控制系统的AP快速切换方法研究

当前大多数基于无线通信的列车控制系统(CBTC)都是基于FAT无线接入点架构的.该系统架构中所有无线接入点(AP)都要承担与通信相关的全部任务,且各无线接入点间相互独立,因此其信道不能得到充分利用.本研究通过引入FIT无线接入点与无线交换技术相结合的思想优化CBTC通信系统架构,降低了无线接入点的通信负载,在此基础上提出了列车车载通信终端在无线接入点之间的快速切换方法和安全认证策略,可有效减少无线接入点切换时延,缩短列车经过的盲区距离,从而提高行车安全.仿真实验结果表明,所提出的方法是可行且有效的.     

基于功率控制和位置信息的无线局域网动态负载均衡机制

提出了一种基于AP功率控制和无线终端位置信息的无线局域网动态负载均衡方法.通过动态调整AP的发射功率来调整无线终端在AP间的分布以达到负载均衡;利用无线终端的位置信息对AP功率调整的结果进行预判,从而有效地避免无线终端遗漏与反复整体迁移.本文在分析AP功率调整的数学模型基础上,给出了具体的功率控制算法与基于这一功率控制算法的负载均衡机制.实验结果表明,该方法能够有效地实现AP间的负载均衡,提高网络资源利用率.同时,该方法既不需要修改现有协议,也不需要在客户端安装特殊的软硬件,具有一定的实用价值.     

异构无线网络自适应接入算法研究

在异构无线网络中,针对现存接入算法对网络高动态性考虑不足,提出了一种自适应的接入算法.算法能够根据网络环境中用户数量及带宽使用情况,估计接入阻塞率、最大化网络吞吐量,从而自适应地选择用户接入网络的行为.根据接收信号强度和可用带宽,计算出用户的最大传输速率;根据网络中已分配带宽、用户所需带宽,推导出网络剩余容纳用户数;根据新到达用户数、剩余容纳用户数估计用户接入阻塞率;结合最大传输速率和接入阻塞率,提出一种以最大化网络吞吐量为目标的自适应接入算法.仿真结果表明,算法能有效降低用户接入阻塞率,增加接入用户数,提高网络吞吐量,均衡网络负载,并且能够适应未来高动态性网络.     

一种针对异构设备和环境变化的室内定位算法

针对基于蓝牙指纹的室内定位中存在设备异构性和蓝牙信标节点发生变化的问题,提出一种针对异构设备和环境变化的室内定位算法.首先,利用普氏分析法对接收到的信号强度进行标准化处理,使用核极限学习机(kernel extreme learning machine, KELM)对标准化的指纹库建模,减少用户移动终端差异导致的信号强度差异;其次,当接入点(access point, AP)信号发生变化时,利用高斯过程回归重新校准该接入点信号,更新指纹库,消除接入点因信号衰弱、位置移动或环境变化导致的定位误差.测试分析结果表明：该算法能有效克服异构设备产生的影响,并更好地适应环境变化.     

基于功率控制和位置信息的无线局域网动态负载均衡机制

提出了一种基于AP功率控制和无线终端位置信息的无线局域网动态负载均衡方法.通过动态调整AP的发射功率来调整无线终端在AP间的分布以达到负载均衡;利用无线终端的位置信息对AP功率调整的结果进行预判,从而有效地避免无线终端遗漏与反复整体迁移.本文在分析AP功率调整的数学模型基础上,给出了具体的功率控制算法与基于这一功率控制算法的负载均衡机制.实验结果表明,该方法能够有效地实现AP间的负载均衡,提高网络资源利用率.同时,该方法既不需要修改现有协议,也不需要在客户端安装特殊的软硬件,具有一定的实用价值.     

Load balancing strategy of heterogeneous wireless networks based on multi-hop routing algorithm of ad hoc network

Because of different system capacities of base station (BS) or access point (AP) and ununiformity of traffic distribution in different cells, quantities of new call users may be blocked in overloaded cell in communication hot spots. Whereas in some neighboring under-loaded cells, bandwidth may be superfluous because there are only few users to request services. In order to raise resource utilization of the whole heterogeneous networks, several novel load balancing strategies are proposed, which combine the call admission control policy and multi-hop routing protocol of ad-hoc network for load balancing. These load balancing strategies firstly make a decision whether to admit a new call or not by considering some parameters like load index and route cost, etc.., and then transfer the denied users into neighboring under-loaded cell with surplus channel according to optimum multi-hop routing algorithm. Simulation results show that the proposed load balancing strategies can distribute traffics to the whole heterogeneous wireless networks, improve the load balance index efficiently, and avoid the call block phenomenon almost absolutely.     

基于Voronoi图的无线Mesh网络网关部署算法

将Voronoi图应用于无线Mesh网络网关部署问题中,提出了基于Voronoi图的无线Mesh网络网关部署算法.算法首先根据已知AP(access point)位置对网络拓扑图进行Voronoi划分,使得每个终端与其最邻近的AP属于同一区域;然后提取每个Voronoi区域与相邻区域的交点作为备选网关位置,依次计算以每个备选网关作为根节点的网络最小生成树;最后将生成树权值最小、跳数最少的输出作为部署结果.NS2仿真结果表明,在经过Voronoi划分的较小规模网络场景下,所提出算法的丢包率、转发包数量等性能均优于最小权值算法和随机算法.     

802.11ac无线网络下行链路的干扰抑制

在802.11ac无线局域网络中,无线智能设备(WID)需通过无线接入点(AP)连接到网络,下行传输过程中其他AP会对目标WID造成干扰.提出采用基于迭代最小化均方误差干扰对齐算法(IMMSE-IA),抑制其他AP对目标WID的干扰.该方法通过对AP端和WID端分别进行线性预编码和后置编码处理,在最小化均方误差准则和功率限制约束下,得到最优预编码和后置编码.仿真结果表明:本方法在信噪比为5 d B情况下,单位带宽传输速率相对于传统最大化信干噪比算法求得的传输速率增加了1 bit/s.     

基于接收信号强度预测的自适应垂直切换算法

城市部署的超密集异构无线网络中车辆终端的运动状态和业务类型差异巨大,针对不同运动状态和业务类型的终端并发接入导致的频繁切换和拥塞问题,提出一种基于接收信号强度预测的自适应垂直切换算法。在切换触发阶段使用长短时记忆神经网络预测接收信号强度,在信道链路质量恶化之前提前触发切换,在网络选择阶段综合考虑网络参数以及终端在不同运动状态和业务类型下的接入偏好,并选出综合效益值最高的网络作为切换目标网络。仿真结果表明,该算法能更好地适应终端运动状态和业务类型的变化,能降低不必要的切换次数和网络拥塞度。     

基于簇首负载均衡的无线传感器网络分层路由协议

针对分层无线传感器网络的簇首选择开销大,靠近汇聚节点(Sink)的簇首容易负载过重,且路由需经多跳才能至Sink而导致时延大等问题,提出充分考虑簇首负载均衡的路由协议;采用多Sink节点来构建网络,运用接收信号强度指示对网络进行梯度分簇,使用移动传感节点在簇首和Sink之间转发数据;仿真实验验证了上述方案能有效地均衡无线传感器网络中的簇首负载,从而降低网络传输时延与能耗,提高网络生存周期;对于解决无线传感器网络单点失效及网络能耗高等问题有重要的价值。     

无线传感器网络动态调度分簇算法

提出了一种基于K均值的无线传感器网络动态调度分簇算法(DSCA),不但考虑了能量感知这一重要问题,还针对无线传感网络的稳定性和可靠性,提出了节点的同步失效概念,通过采用K均值得到更加平衡的分簇,使得能量消耗更加平衡.该算法发展了一种基于信号接收强度指标(RSSI)而无需知道节点坐标的簇质心求解方法,提出了基于局部信息集中的动态多簇头选举机制和动态时分复用(TDMA)通信轮数分配机制,这些机制使无线传感网络的能量消耗达到了高度均衡,保证了节点的同步失效,提高了传感网络的稳定性和可靠性.仿真结果表明,算法可以减少约70%的簇重构次数.     

基于效用函数的C+W网络负载均衡研究

针对C+W网络中的负载均衡问题,提出一种基于效用函数的解决方案.首先获取网络关键指标,依据关键指标建立博弈模型,通过求解模型制定最优网络资源分配策略,最后依据该策略均衡网络负载,实现运营商利益最大化,方案给出了C+W网络负载均衡流程图.仿真结果证明算法是有效的,该方案能够提高网络资源利用率,实现了C+W网络负载均衡.