【摘 要】
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多射频多信道无线Mesh网络相比于单射频单信道无线Mesh网络,可以获得网络吞吐量的增加,网络健壮性的增强、网络可扩展性的提升以及网络容量的增加,从而获得更好的网络整体性能。本文围绕多射频多信道无线Mesh网络信道分配与路由联合优化算法展开研究,目的是提高吞吐量、降低时延,提升网络整体性能。本文的主要工作如下:首先,研究了多射频多信道无线Mesh网络信道分配策略以及路由技术。分析了典型的静态分配策
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多射频多信道无线Mesh网络相比于单射频单信道无线Mesh网络,可以获得网络吞吐量的增加,网络健壮性的增强、网络可扩展性的提升以及网络容量的增加,从而获得更好的网络整体性能。本文围绕多射频多信道无线Mesh网络信道分配与路由联合优化算法展开研究,目的是提高吞吐量、降低时延,提升网络整体性能。本文的主要工作如下:首先,研究了多射频多信道无线Mesh网络信道分配策略以及路由技术。分析了典型的静态分配策略、动态分配策略和混合分配策略,并给出了三种策略的特性比较;路由技术主要包括路由度量及路由协议,研究了几种经典的路由度量,并对其性能进行了仿真分析,然后研究了典型的先验式、反应式和混合式路由协议,并对三种类型路由协议的性能进行了分析比较。其次,对三种多射频多信道无线Mesh网络信道分配与路由联合优化算法进行了研究与仿真分析。首先对基于干扰与最宽路径路由的分布式信道分配与路由协议联合优化算法进行了研究,其研究重点在于网络负载和信道干扰的优化;其次研究了基于不相交路径的信道分配和路由联合优化算法,其研究重点在于射频、信道约束和网络中数据流公平性;最后研究了基于聚类与容量感知的信道分配与路由联合优化算法,其研究重点在于聚类信道分配算法与网络容量和负载感知。再次,从时延与干扰感知角度出发,提出一种基于时延和干扰感知的信道分配与路由联合优化算法(DI-JCR)。DI-JCR算法基于网络中的时延因素来设计路由度量,基于信道干扰因素来定义信道干扰因子。算法迭代运行路由协议,来动态地分配信道并选择路径,根据路由度量选择具有最小时延的路径,根据信道干扰因子进行信道分配,最终得到最优路由路径和信道分配方案。仿真结果表明,所提出的算法相比于WEED和AODV-MCMR算法,在不同流速率情况下,吞吐量分别提高了14.6%和47.3%,时延分别降低了14.3%和22.5%,丢包率分别降低了20%和30%,更好地提升了网络性能。最后,从负载均衡角度出发,提出一种基于负载均衡的信道分配与路由联合优化算法(LB-JCR)。LB-JCR算法同时考虑节点负载因素和干扰条件,当前节点、相邻节点和干扰节点的负载条件都被考虑在内,并基于负载与干扰情况设计信道分配算法,对网络性能进行优化,避免网络性能受到过载与干扰的影响。仿真结果表明,所提出的算法相比于LBIDA和WCETT算法,在不同数据流数目下,吞吐量分别提升了12%和21.7%,时延分别降低了16%和22.4%,可以达到更好的负载均衡优化效果。
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