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无线mesh网络中的信道资源分配研究

作　者: 郭建丁
导　师: 吴玉成；胡致远
学　校: 重庆大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 无线mesh网络 信道分配 空间复用 图分解 网络干扰
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 85次
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内容摘要


无线mesh网络能给移动用户提供“最后一英里”的宽带无线接入,是下一代无线移动网络中非常有前途的通信技术。而有效的信道资源分配对提高无线mesh网络容量等性能指标具有重要意义。本论文首先介绍了无线mesh网络和信道资源分配等背景知识。详细阐述了无线mesh网络的组成、特点、关键问题和多接口多信道技术,然后探讨了信道资源分配问题,包括蜂窝网络、ad hoc网络和无线mesh网络中信道分配的特点,主要总结了无线mesh网络中的信道分配模型、方法和关键问题。本文针对863课题所提出的虚拟层次化无线mesh网络架构,开展了信道资源分配问题理论和工程实现技术研究。论文分析了虚拟层次化无线mesh网络架构,包括网络拓扑结构、组网优势和挑战性,针对该网络的特点,探讨了信道分配原则和模型。本论文主要分析了虚拟层次化无线mesh网络的信道分配能力。研究了包括接口、频谱、时间和空间的广义信道资源的使用对网络容量的影响,通过数值分析结果表明,在虚拟层次化无线mesh网络中使用广义的信道资源能够较大地增加网络容量,从而提出了联合时间和空间的信道资源分配策略。进一步,论文着重研究了虚拟层次化无线mesh网络中的信道分配算法。针对虚拟小区内部通信的信道分配问题,提出了虚拟小区信道分配算法,即,虚拟小区采取区群分配方法来实现信道资源的空间复用,通过研究虚拟小区内部通信时的通信和干扰范围,引入SINR计算得到区群大小,然后以区群为单位进行时隙资源分配;针对虚拟小区之间通信的信道分配问题,提出了联合图论模型和SINR计算的信道分配算法,借鉴矩阵胚理论中的图分解方法,将网络分割成子集,然后给每个子集的边依次着色,着色过程中考虑SINR计算来避免干扰。算法分析和仿真结果表明,所提出的虚拟层次化无线mesh网络中的信道分配算法能够在无网络干扰的情况下,以低算法复杂度来实现较高的网络吞吐量,从而能够很好地适应实际通信需求。最后,本文还详细介绍了项目中参与设计的一个工程解决方案,从实践的角度阐述了本文的信道分配方法。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-12
  1.1 课题背景和意义  8-9
  1.2 研究现状  9-10
  1.3 本文研究内容和创新  10-11
  1.4 本文组织结构  11-12
2 无线 mesh 网络与信道分配问题  12-22
  2.1 无线mesh 网络概述  12-15
    2.1.1 无线mesh 网络的组成  12-13
    2.1.2 无线mesh 网络的特点  13
    2.1.3 无线mesh 网络的应用  13
    2.1.4 无线mesh 网络中的关键问题  13-14
    2.1.5 多接口多信道无线mesh 网络  14-15
  2.2 信道分配问题  15-16
    2.2.1 信道分配的概念和作用  15
    2.2.2 蜂窝网络中的信道分配  15-16
    2.2.3 ad hoc 网络中的信道分配  16
  2.3 无线mesh 网络中的信道分配  16-21
    2.3.1 无线mesh 网络中的信道分配模型  16-18
    2.3.2 无线mesh 网络中的信道分配方法  18-20
    2.3.3 无线mesh 网络中的信道分配关键问题  20-21
  2.4 本章小结  21-22
3 虚拟层次化无线 mesh 网络中的信道分配问题  22-35
  3.1 虚拟层次化无线mesh 网络架构  22-25
    3.1.1 网络架构  22-23
    3.1.2 组网优势  23-24
    3.1.3 挑战性  24-25
  3.2 虚拟层次化无线mesh 网络中的信道分配  25-29
    3.2.1 网络拓扑结构  25-28
    3.2.2 信道分配模型  28
    3.2.3 信道分配原则  28-29
  3.3 信道分配能力分析  29-34
    3.3.1 能力分析  29-32
    3.3.2 数值分析  32-34
    3.3.3 联合空间和时间的策略  34
  3.4 本章小结  34-35
4 虚拟层次化无线 mesh 网络中的信道分配算法  35-53
  4.1 虚拟小区内部和小区间信道分配比例  35-36
    4.1.1 信道资源  35
    4.1.2 计算原则  35-36
    4.1.3 比例计算  36
  4.2 虚拟小区信道分配算法  36-43
    4.2.1 分配原则  36-37
    4.2.2 问题描述  37-40
    4.2.3 分配算法  40-42
    4.2.4 算法分析  42-43
  4.3 虚拟小区之间信道分配算法  43-49
    4.3.1 分配原则  43
    4.3.2 网络模型和问题描述  43-47
    4.3.3 分配算法  47-49
    4.3.4 算法分析  49
  4.4 仿真与性能分析  49-52
  4.5 本章小结  52-53
5 信道分配工程实例  53-63
  5.1 需求分析  53
  5.2 设计方案  53-62
    5.2.1 方案分析  53-59
    5.2.2 分配流程  59-62
  5.3 本章小结  62-63
6 总结与展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-69
附录  69

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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