能量可再生无线mesh网络绿色通信机制研究

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1、分类号学号学校代码密级硕士学位论文能量可再生无线Mesh网络绿色通信机制研究学位申请人郭盛勇学科专业：计算机系统结构指导教师：罗常青答辩日期：2014.1.17万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringGreenCommunicationinEnergyRenewableWirelessMeshNetworks:Routing,RateControl,andPowerAllocationCandi

2、date:GuoShengyongMajor:ComputerArchitectureSupervisor:LuoChangqingHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的

3、法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要随着无线网络的普及，无线网络服

4、务日益丰富，网络能量消耗越来越严重，如何合理安排网络路由、减少不必要的传输能耗成为亟待解决的问题。与此同时，随着科学技术的发展，可再生能源的利用率大大提高，其广泛应用大大减缓了化石能源的消耗，减少了温室气体的排放。近年来，由可再生能源供电的无线Mesh网络应运而生，然而，由于可再生能源的来源不稳定，如何在保证网络吞吐率的前提下，通过路由、速率和功率的联合控制，最大化网络生存时间，从而实现绿色通信，逐渐成为研究的重点。为了实现路由、速率和功率的联合控制，三种模型或算法被提出并进行了比较分析，分别为网络最小能耗模型（OPT）、考虑公平性的优化模

5、型（OPT-F）和基于单位流的能量感知多径路由算法（EARA）。网络的生存时间被划分为等长的时隙，OPT算法在每一时隙内最小化网络总能耗，将问题归纳为混合整形非线性优化问题（MINLP），求得路由、速率和功率分配方案；OPT-F算法对OPT算法进行了适当的改进，充分考虑了节点能量公平性对联合控制的影响，先解一个最小-最大优化问题，求出最大公平性因子，再将最大公平性因子代入优化方程，对每一个节点的最大允许输出功率进行限制，然后来求网络最小能耗；EARA算法中引入了单位流的概念，利用单位流将数据流路由和速率分配问题转换为对单位流的分配问题，然后

6、构造网络链路权值，利用Dijkstra算法进行求解。通过对OPT、OPT-F和EARA三种算法进行数据仿真和分析比较表明，OPT算法能最大限度地延长网络运行时间，但节点公平性差，一些节点经常处于睡眠状态而无法工作；OPT-F算法充分考虑了节点公平性，但网络运行时间最短；EARA算法的仿真结果介于两者之间，且算法简单，时间复杂度较低。关键词：多跳无线Mesh网络，可再生能源，公平性，能量消耗最小化，路由I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractTheincreasingdemandforwirelessserviceshasledto

7、asevereenergyconsumptionproblemfortherisingofgreenhousegasemission.Sincenofossilfuelisburn,therenewableenergy,tosomeextent,canalleviatethisproblem.However,therouting,flowrate,andpowerstillhastobewellinvestigatedwiththeobjectiveofminimizingenergyconsumptioninmulti-hopwirele

8、ssmeshnetworks(WMNs).Thispaperformulatestheproblemofnetwork-wideenergyconsumptionminimiza