多接口多信道无线mesh网络信道分配技术研究

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1、万方数据博士学位论文学号——密级——多接口多信道无线Mesh网络信道分配技术研究作者姓名：学科专业：学院(系、所)：指导教师：论文答辩日期答辩委员会主席闫伟光计算机应用技术信息科学与工程学院陈志刚教授中南大学二。一四年五月万方数据CentralSouthUniversi够STUDYoNCHANNELASSIGNMENTINMUl月I．INTERR▲CEMUIJI．CHANNELWIRELESSMESHNETWoRKADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorofPhilosophyByYanW-ei—guangSu

2、pervisor：ProfessorChenZhiGaIlgMay2014万方数据原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本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，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学

3、校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：导师签名——日期：——年～月一日万方数据摘要无线Mesh网是重要的下一代无线接入技术。多接口多信道技术能有效提升无线Mesh网络容量、改善网络服务质量。多接口多信道技术关键在于信道分配，通过信道的合理分配降低节点或者链路之间的无线干扰。因此，信道分配算法成为多接口多信道无线Mesh网技术研究的热门课题。无线Mesh骨干网具有独特的体系结构和流量特征，针对网络特

4、点设计信道分配机制，能取得更好的效果，实现网络性能的优化。在关注无线骨干网的同时，还需关注WLAN接入网络的性能，WLAN之间的信道分配应受到重视。随着各种多媒体应用的兴起，无线Mesh网络的组播通信迅速发展，组播信道的优化分配将有效降低组播通信中的无线干扰，提高组播服务质量。同时，组播接收端覆盖的用户数量是不相同的，在信道资源受限的条件下，组播信道分配机制应满足尽可能多的用户覆盖。围绕这些问题，本文对无线Mesh网络信道分配技术展开深入研究，主要工作与成果如下：(1)针对无线Mesh网络中节点离网关越近负载越重的流量特征，设计遗传算法进行信道分配达到链

5、路干扰最优化本文分析无线Mesh网络流量特点，定义网络无线干扰度量，把信道分配问题模型化为线性规划优化问题。利用遗传算法的全局寻优能力，提出基于遗传算法和重叠信道的信道分配算法。该算法定义的适应度函数考虑了无线Mesh网络的重要特征，即离网关节点近的节点需承受较重的流量负载：设计了独特的个体杂交算子，个体之间相互利用各自的局部优势，形成更好的新个体。(2)针对流量自相似性，提出基于链路流量预测的信道分配与路由机制本文利用无线Mesh网络流量的自相似性，应用数学理论对链路流量负载进行预测，依链路流量负载由高到低次序进行信道分配，尽可能减少受干扰的流量；基于

6、AODv协议提出时延约束与流量负载均衡路由协议，在适应多接口多信道环境下，通过时延约束有效降低路由开销。在路由选择时，选择链路预测负载较轻的路由，避免流量集中于某个区域。该信道分配算法和路由协议在流量自相似性的前提下降低了链路之间的无线干扰，提高了网络负载均衡状况和网络服务质量。(3)基于WLAN之间的干扰度量，提出干扰优化分布式信道分配算法本文针对已有算法难于测定节点干扰的问题，提出了基于MAC层信息的万方数据WLAN之间干扰度量方法。为降低WLⅢ之间的干扰，提出了分布式信道分配机制，该机制要求AP节点广播吞吐量信息，客户端节点继而计算邻近WLAN带来

7、的干扰程度，最后形成干扰信息表。在信道选择过程中，受干扰最大的WLAN优先选择干扰最小的信道，各WLAN按优先次序完成信道分配。当WLAN信道干扰超过阈值时，可发起信道重新分配，形成动态的自适应的信道分配机制。(4)针对组播通信中的干扰优化和用户覆盖优先问题，提出组播树构建与信道分配机制本文针对组播路由过程中的信道干扰，提出干扰优化的组播树构建算法，该算法以最短路径为基础，每一步挑选干扰最小的链路加入在建的组播树中。针对接收端覆盖用户数量的不同，定义接收端信道分配优先级，提出了覆盖优先的信道分配算法，该算法根据组播树中节点优先级，选取对组播树干扰最小的信

8、道作为节点发送信道，度量干扰的时候考虑到了隐节点问题和对覆盖用户数量的影响。关键