无线MESH网络的资源管理配置

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1、中国科学技术大学博士学位论无线MESH网络的资源管理配置作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：孙绍峰通信与信息系统卫国教授二。一。年十一月二日UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor’SdegreeResourceallocationinWirelessMeshNetworksAuthor’SName"Sun，ShaofengSpeciality：Communication&InformationSystemsSupervisor：ProfWei，GuoFinishedtime：November，2010

2、中国科学技术大学学位论文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研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：豳!丝叠I签字日期：型旦!!至：Z中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定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，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或

3、扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。日套丌口保密(二年)‘～作者签名：盈缸嶂一导师签名：签字日期：旌fQ-!羔!Z签字日期：L_摘要摘要无线mesh网络是一种由无线mesh路由器和用户终端相互连接组成的无线多跳网络。无线mesh网络成本低廉，易架设，组织形式和覆盖范围灵活，可扩展性强，将成为替代城市有线骨干网的一种有效解决方案。无线mesh网络以向用户终端提供高速的Internet接入为设计目标，引入资源分配策略，对于提高网络性能和满足用户终端的业务需求有着非常重要的意义。从资源整体优化的角度来考虑，联合优

4、化各个模块，如路由模块和链路调度模块，可以降低协议设计复杂度，并进一步提高资源利用率。本文研究无线mesh网络中资源管理配置策略，聚焦于各种无线mesh网络形式下路由、链路调度和功控等资源分配策略的联合优化，提出了联合优化问题的分解方法以及相应的资源分配算法。本文首先研究有波束控制的无线mesh骨干网络中的路由和链路调度的联合优化问题，以最小化总调度时间为优化目标。指出了该联合优化问题是NP．hard问题，设计了联合优化问题的分解方法，将原始问题分解为路由子问题和链路调度子问题。对于路由子问题，采用线性规划的方法求解，对于链路调度子问题，提出一种基于平移和交换思想的链路调度算法，证明了依

5、次求解子问题所得结果不超过原问题最优值的1．5倍，同时证明了采用OFDM技术带来的功率分配子问题不会影响分解方法的性能。仿真结果表明了该算法随着MR数目与WGW数目比例增加的渐进最优性。其次研究无波束控制的无线mesh骨干网络中的资源联合优化问题。在高干扰情况下，一以最大化频谱效率为目标的联合路由和链路调度优化问题是NP．hard问题。采用启发式思想，综合考虑节点业务、路径平均容量和链路间干扰等因素，提出了一种改进的路由策略，针对汇聚网关的业务模式，提出了一种基于网关瓶颈极大团相关性的链路调度策略，并设计了链路调度模块和路由模块的信息交互策略，同时证明了该策略在高干扰环境下的最优性。仿真

6、实验结果表明，对于多种节点业务分布和多种干扰环境，所提算法均可很好地提高系统的频谱利用率。最后研究对等式无线mesh网络中以系统功率效率最大化为目标的路由、调度和功率控制的联合优化问题。设计了将网络整体优化问题分解为单节点优化问题的方法，并证明了在低信噪比情况下求解各节点优化问题所得结果不超过原联合优化问题最优值的2倍。对于单节点优化问题将其分解为路由、功率控制和链路调度子问题，分别设计了低复杂度的分布式算法，并证明了在低信噪比情况下路由算法和链路调度算法的最优性。仿真实验表明，所提算法对于各种网络拓扑结构，均可改善系统功率效率。资源分配策略的联合优化能够有效利用有限的频谱资源和系统功率

7、，进一步提高系统性能。本文所作的研究和贡献，对无线mesh网络中的资源分配方法和l摘要—————————————————————————————————————————————一一协议设计具有一定的参考意义。关键词：无线mesh网络，资源分配，路由，链路调度，功率控制，联合优化，分解方法AbstractABSTRACTWirelessmeshnetworksarewirelessmulti．hopnetworksinwhichwir