软件定义无线Mesh网络多目标路由优化算法

无线Mesh网络(Wireless Mesh network, WMN)中,链路拥塞会导致较长的传输时延和排队时间,因此将链路负载均衡与服务质量结合起来一直是研究热点.本文针对多目标路由优化管理的关键问题,将路由问题表述为整数线性规划(Integer linear programming, ILP)模型,并将无线Mesh网络与软件定义网络(Software defined network, SDN)结合,设计了适应于SD-WMN架构的多目标函数、约束条件以及整体的网络优化模型,此外,由于该整数线性规划模型是NP完全的,本文将改进的人工蜂群的启发式优化算法引入到路由优化算法中,以获得源节点和目的节点之间传输流量的理想路径.本文所提出方法在Mininet网络模拟工具中的仿真结果证明了该算法的有效性,与OSPF、SDNR以及遗传蚁群优化(G-ACO)相比,所提出方法在丢包率、往返时间和负载均衡方面均有不错的改善.

基于蜂窝结构的海上风电场无线Mesh网络覆盖优化算法

以往的海上风电场无线Mesh网络覆盖优化算法由于仅计算了单一的优化目标,导致算法的优化效果不佳。因此,设计了基于蜂窝结构的海上风电场无线Mesh网络覆盖优化算法。考虑到蜂窝结构的特性,得到基于蜂窝结构的海上风电场覆盖情况,根据覆盖区域中静态节点的分布情况,制定相应网络节点移动策略,在上述基础上,构建相应的风电场网络覆盖模型,并通过计算节点覆盖率和节点移动距离,得到相应的优化目标函数,通过计算移动节点的适应度,实现对风电场的网络覆盖优化。通过上述的设计,完成对海上风电场无线Mesh网络覆盖优化算法的设计。在实验测试中,和以往的海上风电场无线Mesh网络覆盖优化算法相比,设计的基于蜂窝结构的海上风电场无线Mesh网络覆盖优化算法在实际应用后,网络覆盖率提升到98.12%,优化效果较好。

基于无线Mesh网络的建筑物内消防应急通信组网技术分析

在建筑物内应用无线Mesh网络组网技术设计消防应急通信体系,是目前优化消防应急通信时效性的关键依托,有利于提升应急救援能力。该文简要分析无线Mesh网络类别与价值,深入研究建筑物内消防应急通信常见阻力,通过细化组网建设架构、完善技术应用设施、优化技术终端节点和科学配置技术参数等要点的阐述,促使消防应急通信工作在新网络技术辅助下得到深改革。

Mesh网络技术在电梯应急通信中的应用

传统的电梯应急通信系统基于有线传输,存在通话质量差、布线成本高等问题。Mesh网络属于无线通信,有效覆盖范围可达1000 m,将该网络技术应用于电梯应急通信,能够提高通信质量、降低运营成本。Mesh网络技术通过高级多带激励进行信号编解码,降低了对带宽的要求,研究设计并开发相应的通信终端和控制软件。经测试,在有障碍条件下,其有效传输距离满足设计要求,通话质量良好且丢包率较低,具有较强的实用性。

基于定向天线的无线Mesh网络广播技术

本文研究基于微时隙划分的时分复用,选择适用于多接口定向天线的空分复用共享技术,实现无线Mesh网络广播时延、可靠性、冗余率以及耗时等相关性能指标的优化,进而提升无线广播综合性能。研究结果表明,基于定向天线的无线Mesh广播技术可以在很大程度上提升广播效率,达到了广播按需分配的目的。

多接口多射频无线Mesh网络部分重叠信道分配研究

在多射频多信道无线Mesh网络中,信道分配和路由共同决定了链路上流量的分布。因此,信道分配和路由设计相结合是一种高效的联合解决方案。IEEE 802.112.4 GHz标准由于其在实际网络场景中的适应性而在无线Mesh网络中被广泛使用,然而在IEEE 802.112.4 GHz中由于相邻信道的频谱部分重叠,通常只有有限的正交信道被使用,造成无线电频谱资源的浪费并导致网络容量降低。文章设计了一种使用部分重叠信道的联合信道分配和路由策略。该策略充分利用所有IEEE 802.11 2.4 GHz频段的频谱资源,实现了无冲突传输。仿真结果表明,本策略可以提高频谱利用率和吞吐量。

基于S-WAPI的无线Mesh网络认证系统研究

Mesh网络即无线网格网络,可以与其他网络协同通信,是一个动态的可以不断扩展的网络架构,任意的两个设备均可以保持无线互联。但由于信息在网络中的传输没有很好的封闭保密性,对外开放的数据传输过程让信息被窃取、数据被篡改等个人隐私安全问题层出不穷。为了保护无线Mesh网络使用者的个人隐私安全,制定802.11/i协议和相关依据路由的专项安全方案,但安全始终存在,没有被完全解决。根据我国现在拥有的网络存在的不安全问题,提出了大体上能解决国内网络用户对个人隐私安全的需求问题,但将WAPI应用在无线Mesh网络上时,仍然存在一些问题,需要进一步优化改进。针对这一问题进行研究,并开发出基于S-WAPI协议的无线Mesh网络集中式认证测试系统。

基于Mesh无线网络的检测系统在油气处理厂中的应用

传统的设备状态监测系统一般都采用有线模式,但是在有些场合下,特别是在一个已投产多年的化工厂进行全面自动化改造时,现场条件恶劣,传感器布线不便或者走线成本过高,都会限制系统的使用,而监测仪器中,特别是传感器端,电缆的故障或破损也会影响仪器的正常使用,增加了对维修工作的要求。针对这种情况,介绍一种基于Mesh网络网络进行搭建的无线远程监测系统,它由嵌入式片上系统多跳自组织网络系统后台管理平台等共同组成,适用于电磁辐射强,金属屏蔽性多的化工厂。

无线Mesh网络部分重叠信道分配综述

无线Mesh网络面临的主要挑战是由共信道干扰导致的网络容量下降问题,仔细规划部分重叠信道的使用能减少甚至消除共信道干扰。在介绍部分重叠信道基本概念的基础上,重点从单播和多播2个角度对国内外部分重叠信道分配研究领域的成果进行了分类总结与分析;深入剖析部分重叠信道分配中的难点与挑战,并展望了未来的研究方向,以期促进无线Mesh网络向"最后一公里"接入的理想解决方案演进。

支持网络编码的无线Mesh网络路由协议

无线Mesh网络的吞吐量受路由策略、无线干扰等因素影响,基于最短路径的传统路由协议并不能获得良好的性能.为此,提出了1个在单播通信中基于网络编码的无线Mesh网络路由协议.该协议引入条件链路消耗,采用马尔可夫链模型来设计路由判据,下一跳的路由消耗以上一跳为条件.网络中的节点对数据编码组合后,选择条件消耗值最小的路径传输编码后的分组.实验结果表明,优化后的路由判据能更好地支持网络编码,节省网络资源,使得网络吞吐量提高了大约20%.

无线Mesh网络组播路由协议

组播服务是无线Mesh网络面向实际应用的一种重要服务,网络层组播路由协议则是服务实现的核心支撑协议.无线Mesh网络独有的结构特征、性能要求以及多射频、多信道和多速率的引入使得许多传统组播路由协议无法直接进行应用,近几年来,已有不少针对特定无线Mesh网络的组播路由协议相继提出.归纳总结了协议的设计目标、原则和分类方法;阐述了各类典型协议的主要机制,并就这些协议的技术特点和性能差异进行了详细比较;最后结合无线Mesh网络的发展趋势和协议面向实际混合业务环境的实用化目标分析了多射频、多信道以及多速率对组播路由的影响,指出了基于实测环境和实际业务需求建立组播路由跨层优化模型与具体优化机制的重要性.

基于IEEE 802.11的长距离无线Mesh网络

基于IEEE 802.11的长距离无线Mesh网络(LDmesh)的单跳链路长度在几十到上百公里,具有带宽高、成本低、覆盖广等优点,可广泛应用于偏远乡村或人口分布稀疏地区的无线宽带接入等.LDmesh网络是点到点的链路,链路的干扰特性和传输特性与传统无线Mesh网络有显著不同,原有的基于CSMA的MAC协议不再适用,进而影响到上层协议的设计.分析了LDmesh网络的研究进展,从链路性能、MAC协议、路由协议及网络管理等方面深入论述了LDmesh网络面临的挑战和进一步研究方向.

一种基于榕树型拓扑的铁路无线Mesh网络结构

旅客列车Internet应用的需求日趋强烈,而铁路沿线的无线宽带覆盖是实现旅客列车Internet应用的必要条件,也是当前的研究热点。基于这个研究方向,本文提出榕树型拓扑、多跳无线链、节点失效危险度、破坏因子等概念。设计榕树型拓扑的动态最小生成树算法,在此基础上,探讨了榕树型拓扑的网络健壮性;然后基于榕树型拓扑设计一种多出口总线的铁路无线Mesh网络结构和多模Mesh节点结构,设计了微蜂窝部署方案和混合频道复用方案,并就其传输延迟和传输带宽进行探讨和分析;最后基于本文提出的方法,对一段300km长的铁路线进行实例部署规划。理论分析和实例部署规划表明,榕树型拓扑具有较低的传输延迟、较高的传输带宽和较强的网络健壮性,符合铁路无线宽带覆盖的要求。另外,榕树型拓扑只要求在铁路沿线部署若干个有线网络出口,且结构调整灵活,具有很好的可实施性。

无线Mesh网络负载与干扰感知传输时间路由度量

提出了无线Mesh网络负载与干扰感知传输时间LIATT(Load and interference-aware transmission time)路由度量,有效继承了CATT(Contention aware transmission time)和INX(Interferer neighbors count)路由度量统一描述流内和流间干扰的优势。LIATT使用节点处的缓存队列长度捕捉负载,使用邻区平均负载强度捕捉干扰,实现有效的网络负载均衡与干扰感知,避免将数据包路由到网络负载和干扰较重区域而导致拥塞的问题。利用NS-2仿真软件进行的性能评价表明:本文路由度量能有效实现网络负载均衡,提升网络整体性能。

干扰约束和负载均衡的无线Mesh网络网关部署策略

网关部署是无线Mesh网络规划面临的重要挑战之一.在Mesh路由器(MR)已完成部署的前提下,如何计算同时满足网络性能要求和用户流量需求的最小网关(GW)集合,已经被证明是一个NP-hard问题.文中提出了一种满足干扰约束和支持负载均衡的网关部署策略ICLB-GPS,在部署网关时消减链路干扰并实现网关负载均衡.ICLB-GPS策略综合网关选择、转发树构建和转发树间的节点迁移来完成负载均衡的网关部署,主要包含覆盖重叠和干扰消减的网关选择、基于树间节点迁移的网关负载均衡两个算法.仿真实验将ICLB-GPS算法与其它算法在网关数量、MR-GW路径长度、链路干扰程度及负载均衡指数方面进行比较,其结果表明该算法在不增加部署成本,不提高MR-GW路径长度的情况下,消减了链路干扰,实现了网关负载均衡.

无线Mesh网络中满足带宽需求的路由器部署方法

无线Mesh网络是移动互联网的一种重要接入方式,如何合理、高效地部署Mesh路由器(Mesh Router,MR),从而以较低的部署成本获得较好的网络性能,是当前的研究热点.文中首先给出一种分层的部署场景模型及相关假设,并在此基础上利用混合整数线性规划方法对MR部署问题进行形式化描述;然后提出一种基于网络流的MR部署贪心算法NF Greedy,该算法以迭代的方式从MR候选位置集中选择权重最大的节点进行相应的节点部署,其中节点权重定义为当前网络可满足的最大用户带宽需求的平均增量,可利用网络流方法进行求解;最后通过一系列仿真实验将NF Greedy算法与现有算法进行对比,实验结果表明该算法与基于MILP的算法相比,虽然所部署的MR数量略多,但是能适用于较大规模的WMN;而与启发式的ILSearch算法相比,则大大减少了所部署MR的数量.

基于无线Mesh网络的煤矿应急救援系统设计研究

针对煤矿井下巷道特点,指出煤矿井下无线Mesh网络适于组建链状网络拓扑结构,并应结合巷道具体环境进行电磁波衰减理论分析和节点间距设计;针对现有的路由协议不能满足煤矿井下无线Mesh网络链状拓扑结构的要求,结合MIC判据,提出了一种反应式路由协议与先验式路由协议相结合的方法;在此基础上,给出了基于无线Mesh网络的煤矿应急救援系统的整体结构及特点。实验结果表明,把无线Mesh网络应用到煤矿应急救援系统中,提高了救灾工作的安全性、可靠性及灵活性。

无线Mesh网络中基于演化博弈的抗振荡信道分配策略

为抑制无线Mesh网络中的信道振荡和提升网络效用,综合分析路由端和用户端信道振荡产生的因素.引入演化博弈理论,联合改进的果蝇优化算法提出基于ESS-PFOA(Evolutionary Stable Status-Promoted Fruit-Flies Optimal Algorithm)算法的分布式信道分配策略.实验分析发现当信道振荡宽容因子β≤0.5时网络呈同构特征,β>0.5时网络向异构转化,β≥0.9时网络呈异构特征;网络效用和信道振荡抑制率与信道振荡宽容因子β紧密相关.仿真结果表明,ESS-PFOA算法的信道振荡率从0.44下降至0.08,在异构网络环境下其网络收益和信道振荡抑制率明显占优,能有效提高网络效用.

无线mesh网络公平性研究

网络重载时无线mesh网络会发生严重的不公平性,导致部分节点产生“饿死”现象.为保证网络公平性,首次提出公平队列管理和无线资源公平分配的联合解决方案.在分析了无线mesh网络空间不公平性的基础上,通过改进IEEE 802.11竞争窗口处理方法得到一种新的自适应分布式无线资源分配协议(adaptive distributed radio resource allocation,ADRRA).仿真实验比较了ADRRA与IEEE 802.11 DCF协议、赤字轮询与弃尾协议.结果表明,ADRRA协议实现无线mesh网络的无线资源可控管理,在网络重载时保证了较高吞吐量,并提高了网络公平性.ADRRA与赤字轮询队列管理的联合解决方案改进了网络公平性.

无线Mesh网络低干扰组播

不同于无线传感器网络和移动Ad Hoc网络,无线Mesh网络中的组播主要侧重于提高吞吐量,而干扰是影响吞吐量的重要因素.在构建组播拓扑时,传统的方法主要考虑最小价值或最短路径,而通过减少干扰来提高组播性能的研究较少,且它们的干扰计算方法都采用单播的思想,并不适合于组播.例如,当n个接收节点同时从一个节点接收数据时,在组播中这n个接收节点之间不存在干扰,而在单播中认为存在干扰.因此,提出了组播冲突图来计算组播干扰,给出组播树干扰的定义.可以发现,求最小干扰组播扰树是NP完全问题,然后提出基于万有引力的启发式算法构建具有较小干扰的组播树.为了适用于多信道的情况,提出了满足不同干扰范围的多跳信道分配算法.最后,仿真结果显示,与MCM相比,所提出的算法无论是在单天线单信道还是多天线多信道下,都能取得较高的吞吐量和较低的延迟.