公众接入网络中基于信息感知的交叠信道分配技术研究

【摘要】：在无线网络不断走进人们日常生活的浪潮中,公众接入网络以其种种优势占据了主导地位。作为公众接入网的典型代表,WLAN网络和无线Mesh网络不管是从架构上,还是从性能上,都获得了一致的认可,并在实际中广泛部署。但是不得不正视的问题是通常的公众接入网络中,对信道资源的利用并不充分。大多数的无线网络都是利用正交信道进行通信,这样对大量存在的部分交叠信道资源完全浪费。虽然研究者提出了对交叠信道资源的分配利用方法,但是它们大多是基于位置信息的,这种方法基于两个非常强的假设,一是网络中节点位置可知,二是网络中信号是以自由空间的传播模式进行传播。而在实际的网络中这两大假设往往是非常难以满足的。因为在实际的网络部署中,不仅要涉及网络节点在复杂的三维空间的部署,其位置信息将变得不可得或者难以利用,而且在楼宇间部署的网络节点信号传播会受到衍射、反射、散射等多样化的无线电特性的影响。因此设计新的对交叠信道的利用方法势在必行,本文正是基于上述考虑设计了基于信息感知的交叠信道分配方案。基于信息感知的交叠信道分配方法克服了基于位置信息方法中对节点位置信息已知和自由空间信号传播模型假设的不足,通过感知周围节点或者链路的干扰能量,工作信道等信息,将节点在网络中的相对位置转化为局部的加权冲突图,然后求解这样的局部冲突图,也即约束满足问题,为当前参考节点分配最为适宜的信道。同时针对公众接入网络的两种形态WLAN和无线Mesh网络,提出当求解过程中约束满足问题无法满足时候的宽松化处理过程,引入惩罚值对放松后对网络中产生的干扰进行估计。文中针对WLAN网络提出了基于信道信息感知的交叠信道分配算法CI_SBPOCA,选择具有最小干扰能量的信道作为自己的工作信道,这种方法最为简单,但是采用了局部贪婪的方式,性能一般;另外,提出了基于节点信息感知的交叠信道分配算法NI_SBPOCA,通过启发式的方式将后续节点的选择最大化,优化对信道的选择过程;针对无线Mesh网络提出了基于综合的信息感知的交叠信道分配算法。通过利用NS3网络仿真工具对所提出的算法进行了实验验证,发现基于信息感知的交叠信道分配方法比正交信道的分配方法在性能上有较大的改善,和基于位置信息的交叠信道分配方法相比,基于信息感知的方法在保证性能的前提下,大大提高了实际部署上的可用性。
【关键词】：公众接入网 WLAN网络 无线Mesh网络 信息感知 交叠信道分配 节点自干扰 链路间干扰
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN92