IEEE 802.16无线Mesh网络路由调度算法研究

论文摘要

宽带无线城域网IEEE 802.16与传统的无线接入技术相比具有更高的带宽速率,更大的覆盖范围,更低廉的成本,被认为是“最后一公里”接入的最佳解决方案。IEEE 802.16被认为是下一代无线通讯技术的发展方向,越来越受到业界的关注。在固定宽带无线接入的Mesh网络中,每个节点都具备路由选择功能,只和邻近的节点通信,构成自组织和有管理的网络。网络几乎是互联网的无线版本,数据报文从一条路由到另一条路由进行传播,直至到达目的地。Mesh技术与传统的点对多点相比,具有节能、自动配置和易于扩展等许多优势。随着宽带无线城域网IEEE 802.16应用的逐步形成,越来越多的关键问题有待解决,特别是在Mesh模式下路由机制,资源分配机制等成为目前研究的热点。IEEE 802.16详细指定了固定宽带无线接入网络物理层和媒体接入控制层的空中接口,在底层实现了Mesh型的网络拓扑结构。本文的研究首先按标准的建议,设计并模拟地实现了Mesh结构的无线通信网络。网络中的用户站不必与中心基站直接相连,可以通过其他用户站的中继接受中心基站的统一协调管理。本文针对IEEE 802.16 Mesh模式标准的传输路由及其调度算法进行了研究。对802.16传输调度网络进行了模型分析,在已有算法的基础上,提出了冲突概率优化路由/并行中继传输调度,链路优先排序路由算法/链群组合调度算法,冲突代价最小化路由算法/亏空公平优先级队列调度算法,这三种路由与调度算法组合适用于不同的网络情况,并且在性能方面比现有的算法表现出色。仿真研究由VC,NS2与Matlab完成,并给出性能参数。在论文的最后部分,总结全文的工作,提出相关领域中一些值得进一步研究的技术。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 IEEE 802.16系统的发展
• 1.2 IEEE 802.16系统协议制定情况
• 1.3 IEEE 802.16的标准化现状
• 1.4 IEEE 802.16系统的Mesh网络结构
• 1.5 研究背景
• 1.6 本文的内容安排
• 第二章 IEEE 802.16系统概述
• 2.1 IEEE 802.16协议组成和参考模型
• 2.2 IEEE 802.16a MAC层
• 2.2.1 MAC PDU
• 2.2.2 IEEE 802.16 Mesh帧结构
• 2.2.3 MAC层连接
• 2.2.4 带宽请求和分配
• 2.2.5 IEEE 802.16a MAC层中Mesh模式的规定
• 第三章 IEEE 802.16 Mesh网络模型分析
• 3.1 网络传输模型
• 3.2 网络冲突模型
• 3.3 网络路由调度模型
• 3.3.1 网络路由树模型
• 3.3.2 传输调度模型
• 第四章 IEEE 802.16集中式路由树构建算法研究
• 4.1 路由树概念
• 4.2 路由构建算法
• 4.2.1 随机路由
• 4.2.2 宽度优先搜索BFS
• 4.2.3 冲突感知路由
• 4.2.4 冲突概率优化路由
• 4.2.5 链路优先排序路由算法
• 4.2.6 冲突代价最小化路由算法
• 4.2.7 IEEE 802.16 Mesh网络重构路由
• 4.3 路由算法总结
• 第五章 IEEE 802.16 Mesh网络集中式调度算法研究
• 5.1 调度算法概述
• 5.2 调度构建算法研究
• 5.2.1 随机调度算法
• 5.2.2 并行中继传输调度算法
• 5.2.3 链群组合调度算法
• 5.2.4 亏空公平优先级队列调度算法
• 5.2.5 调度缓冲管理机制
• 第六章 仿真性能分析
• 6.1 仿真说明
• 6.1.1 仿真参数说明
• 6.1.2 仿真场景说明
• 6.1.3 仿真流程说明（NS-2实现）
• 6.2 仿真结果分析
• 6.2.1 路由调度算法对于无线Mesh网络调度长度的影响
• 6.2.2 路由调度算法对于无线Mesh网络TOT参数的影响
• 6.2.3 路由调度算法对于无线Mesh网络平均传输延迟的影响
• 6.2.4 路由调度算法对于无线Mesh网络公平性的影响
• 第七章 全文总结和进一步的研究方向
• 7.1 研究工作总结
• 7.2 进一步的研究方向
• 攻读硕士学位期间的学术论文及参与项目
• 致谢
• 参考文献