文档介绍：国防科学技术大学
硕士学位论文
无线Mesh网络功率控制关键技术研究
姓名:李威煌
申请学位级别:硕士
专业:计算机科学与技术
指导教师:徐明
2010-11
国防科学技术大学研究生院硕士学位论文 
摘要
无线 Mesh 网络(Wireless work, WMN),又称无线网状网,无线
网格网。WMN 是一个动态的自组织自配置网络,具有高速率、低成本、易组织和
高稳定性等优势。另外,WMN 可以通过 Mesh 路由器中的网关和网桥与各种现有
的无线网络集成,使终端用户可以同时使用多种无线网络,是实现下一代无线网
络的主要技术之一。
功率控制作为 WMN 的关键技术,可以有效的调节功率,以减少链路之间的
相互干扰,从而提高信道的空间复用度,达到系统吞吐率提高的目的。而 WMN
的共享介质、多跳特性以及特殊的数据流增加了问题解决的复杂度,使得过去的
技术不能很好发挥 WMN 的性能。因此,针对 WMN 的特点,研究新的功率控制
技术具有非常重要的意义。
本文提出了一种多速率 WMN 环境下的功率控制与调度机制(POwer COntrol
and Scheduling scheme In Multi-rate wireless works, POCOSIM)。该机制以
系统的吞吐率和公平性为目标,考虑了 Mesh 路由器节点转发数据带来的影响以及
WMN 数据流的汇聚特性,利用冲突图对网络进行分析,以跨层优化思想建立了多
目标规划的数学模型,并采用微分进化算法对其进行了有效的求解。为了使
POCOSIM 分布式执行,引入了马尔科夫链模型对网络进行分析,求出节点采用
CSMA/CA 机制发送数据时最小退避窗口大小,算法在性能下降不多的情况下实现
了分布式的运行。本文主要的贡献包括:
(1)利用冲突图思想分析多速率多功率的 WMN 网络,把网络的传输状态分
为多个不同的传输模式,并建立以吞吐率和公平性为目标的数学模型。通过引入
微分进化算法求出每个传输模式的最优时间分配向量,从而为多速率,多跳 WMN
功率控制问题提供有效的解决方案。
(2)改进了文献[44]提出的用于分析无线局域网性能的二维马尔科夫模型,
并用该模型对 WMN 链式结构网络进行分析。
(3)利用 POCOSIM 求出的时间分配向量,得到各发送节点的最小退避窗口
值,使 POCOSIM 在执行阶段以分布式方式运行。
仿真实验证明 POCOSIM 在公平性能相当的情况下可有效的提高 WMN 全网
吞吐率。基于 CSMA/CA 机制改进后的 POCOSIM,其性能相比于集中式执行的
POCOSIM 下降不多,是有效的分布式替代算法。

关键词:功率控制,微分进化算法,无线 Mesh 网络,CSMA/CA  
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国防科学技术大学研究生院硕士学位论文 
ABSTRACT
Wireless works (WMNs) are dynamically anized and
self-configured. This feature brings many advantages to WMNs such as low up-front
costs, work maintenance, roubustness, and reliable service coverge. Moreover,
the gateway and bridge functionalities in mesh routers enable the integration of WMNs
with various exiting works.
Transmission Power Control (TPC) is a key technology to the performance of the
WMN, since selecting the transmit power for each packet is of foremost importance to
work capacity. Although there have been many researches on power
control aiming at improving the power efficiency in the environment of other type of
networks, few works have been done to improve the performance in the context of
WMNs .