具有QoS保证的无线局域网状网接入机制研究

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1、北京邮电大学博士学位论文具有QoS保证的无线局域网状网接入机制研究姓名：朱湘琳申请学位级别：博士专业：电磁场与微波技术指导教师：刘元安20090521北京邮电大学博+学位论文摘要l、提出规避“隐藏信道”且具有QoS保证的无线局域网状网接入机制。为了进一步提升网络性能，无线局域网状网单射频设备(Single．radioDevices，SDs)和多射频设备(Multi．radioDevices，MDs)共存日益普遍。无线局域网状网不但面临传统无线局域网接入机制存在的挑战，多信道带来的“隐藏信道"及信道合理分配

2、、预约等问题十分突出。本文利用分簇和代理的思想，在设计的接入机制中，对SDs和加s分别采用不同的接入流程，并在信道接入时提出信道权重评估函数，选择最适合数据流QoS需求的信道快速接入；在进行信道预约的过程中，控制信道上簇头代理的成功预约和双RTS机制不但成功解决了传统无线局域网固有的“隐藏节点’’和“暴露节点”的问题，还有效克服了多信道条件下“隐藏信道"的问题，在网络饱和时较802．11s草案中接入机制能成功提升网络有效吞吐量大约5％，同时为单射频设备提供了节能的可能。2、提出基于协作中继和网络编码的具有

3、QoS保证的接入机制。由于无线局域网状网中节点(Ⅷ)具有转发中继和路由别的节点的数据的功能，针对设计具有QoS保证的接入机制不可避免会给网络带来额外负载等问题，在前述接入机制中利用合适的编码机制，在保证无线局域网状网利用m中继扩大传输范围的同时，能有效降低碰撞，提高信道使用效率，使网络吞吐量和时延性能获得提升。通过网络仿真，可得在网络非饱和时，较前述所提接入机制网络有效吞吐量能提高12．5％以上，平均端到端时延减少大约27％；网络饱和时，吞吐量改善不太明显，平均端到端时延减少大约43％。lI北京邮电大学博

4、‘f：学位论文摘要3、提日1基于前述接入机制的网状网路由算法改进。针对无线局域网状网实现的是二层路由，接入与路由的关系更加紧密，合理利用接入机制能大幅度提升路由算法的性能。本文在前述设计的接入机制基础上，重新设计802．1ls草案中默认配置的路由算法的帧格式和选路算法，为不同接入级别的数据流提供匹配数据流QoS需求的路由。同时在选路洪泛的过程中，有效利用接入机制已计算过的信道评估结果与簇头在接入机制中的作用和已收集的信息，大幅度降低路由给网络带来的额外负载，并为数据流提供快速、合适的路径预留机制。通过网络

5、仿真，得到网络稳定时，在路由开销相比草案中两种路由算法分别降低5％和lO％的同时，网络的分组成功递交率分别提高3％和8％，且对时延要求最高的语音业务的平均端到端时延降低大约52％和73％，而对时延要求较低的尽力而为业务的平均端到端时延也降低大约25％和50％，进一步验证了该算法的有效性。4、提出基于改进触m2神经网络算法的匹配网状网架构的信道感知算法。由于无线网状网的骨干部分仍为无线架构，频率资源显得更为稀缺。信道接入前，为更好利用无线局域网状网节点周围的频带资源，使用认知无线电技术结合一定的信道感知算法

6、进行可用频率资源感知的需求日益迫切。结合无线局域网状网结构，在接入机制对节点信道规划设计的基础上，对腮2型神经网络算法进行改进，实现无线局域网状网中的分布式信道感知。改进的触堪2神经网络算法，较好的保证了信道感知对网络环境变化的自适应和自HT北京邮电大学博士学位论文摘要学习能力，从而提供更为准确的信道感知结果。与802．22草案中提出的信道感知算法比较，利用样本数据仿真，得到在二者感知时间接近的情况下，所提算法比草案中算法的感知准确度高了5个百分点。且伴随着网络中Ⅷ数量的增加，虽然两个算法的认知准确度在接

7、近，但本文所提算法的感知时间迅速下降，大约较草案中算法减少31．4％。仿真结果验证了所提算法合理的利用了无线局域网状网的结构，能够提供更为准确和快速的信道感知结果，确保认知无线电在网络中的成功应用。关键词无线局域网状网，服务质量，接入机制，协作，网络编码，路由，信道感知，仿真，性能分析IV北京邮电大学博士学位论文ABSTRACTI之ESEARCHOFQOS—GUARANTEEDACCESSSCHEMEOVERWIRELESSLANMESHNETWORKSABSTRACTIntlle如n鹏，meubiqui

8、t01JSne觚orkwillmal(epeopleliveint11enetworkworld，andenjoythee伍cientaIldhighspced矗mctionsbroughtbyne似。出eVe巧where，疔ommonitoringindiVidualhealthtosupportingglobalenterpriseoperation．OnekeytechIliquesupporting伽enetworkc