無線Mesh網絡中的負載均衡路由技術研究.pdf

1、隨著無線通信與信息網絡等技術的迅速發(fā)展，無線Mesh網絡成為無線通信領域新的發(fā)展方向，具有靈活性大、可靠度高、性能更好的優(yōu)點，因此成為Internet“最后一公里”延伸的重要選擇。無線Mesh網絡在軍事、環(huán)境、醫(yī)療、家庭等諸多領域有著廣泛的應用前景。負載均衡路由技術能提高網絡容量、均衡網絡資源，是使節(jié)點具有更高吞吐量以及提升帶寬利用率的一種重要技術，因此對無線Mesh網絡中負載均衡路由技術的研究具有較大的意義。無線Mesh網絡中的負載均

2、衡路由技術主要包括以下幾個方面:(1)網關之間的負載均衡;(2)負載均衡單徑路由技術;(3)負載均衡多徑路由技術。因此，本文也主要從這三個方面著手來實現(xiàn)無線Mesh網絡中的負載均衡路由技術。本文針對以上問題，主要完成了以下工作。
　　(1)提出了一種基于負載均衡的網關部署算法。針對網關間的負載均衡問題，首先給出了一種基于作用力的貪婪啟發(fā)式分簇算法，該算法在給定的候選網關節(jié)點集合中選擇最少數(shù)量的節(jié)點作為網關，并以這些網關節(jié)點作為簇頭

3、進行分簇，簇中普通成員節(jié)點與簇頭之間的關系用吸引力來表示，而在干擾范圍內的普通成員之間的關系用排斥力來表示。因此計算普通成員節(jié)點之間與簇頭之間的關系時既要考慮吸引力，也要考慮排斥力。在該算法的基礎上提出了一種基于雜交粒子群優(yōu)化的網關部署算法，以解決網關數(shù)量和負載均衡兩方面的問題。最后通過仿真實驗驗證了該算法能夠有效的實現(xiàn)網關處得負載均衡，提高了網絡吞吐量，改善了網絡的傳輸性能。
　　(2)提出了一種基于負載均衡的混合路由算法。針對

4、無線Mesh網絡中的負載均衡問題，本文首先給出了一種基于剩余負載率的路由算法，同時將該路由算法應用到融合遺傳算法和蟻群算法的路由協(xié)議當中，利用遺傳算法的隨機搜索、快速、全局收斂性產生有關問題的初始解，并將其轉化為蟻群算法的初始信息素分布，然后利用蟻群算法的并行性、正反饋機制以及求解效率高等特征尋求最優(yōu)解。最后通過仿真實驗驗證了該算法能夠有效的實現(xiàn)無線Mesh網絡中路由器之間的負載均衡，提高了網絡吞吐量，改善了網絡的傳輸性能。
　　

5、(3)提出了一種基于負載均衡的多信道路由算法。已有的WCETT路由判據(jù)中并沒有考慮負載均衡、鏈路干擾以及信道切換時延等問題，針對這個問題，本文給出了一種集中式的負載感知的多信道路由算法，該算法首先根據(jù)網絡拓撲圖構建相應的沖突圖，根據(jù)鏈路潛在的干擾情況和鏈路負載情況為沖突圖中的每個節(jié)點分配一個權值。依次為沖突圖中的每個節(jié)點分配信道。最后給出了一種根據(jù)WCETT路由判據(jù)改進的路由判據(jù)LBI_WCETT，該路由判據(jù)綜合考慮了鏈路干擾、鏈路負載

6、、信道分布情況、及路由選擇時的信道切換導致的時延問題。仿真結果表明本文提出的多信道路由算法能夠有效的提高網絡容量、降低平均端到端延時、改善網絡性能。
　　(4)提出了一種基于分簇的多徑路由算法。針對已有的多徑路由協(xié)議中復雜性大、開銷大等缺點，給出了一種基于分簇的多徑路由算法。算法中又針對已有的k-hop分簇算法沒有簇首、開銷大等缺點，提出了一個新的節(jié)點連接度的概念，根據(jù)節(jié)點的連接度值來選擇簇首，同時借助最大連通度思想，對k-hop

7、分簇算法進行改進，進而提出了一種新的無線Mesh網絡中基于分簇的多徑路由算法。在成簇過程中，邊界網關節(jié)點的選擇成為關鍵，因此選擇預期負載比較小的節(jié)點作為邊界網關節(jié)點。最后再根據(jù)簇間、簇內路由策略來選擇多條路徑進行數(shù)據(jù)傳輸。在流量分配階段根據(jù)虛擬多路徑模型來進行流量分配。最后實驗結果表明本文提出的分簇的多徑路由算法能夠有效的降低網絡開銷，提高分組交換率，有效的實現(xiàn)Mesh路由器之間的負載均衡。
　　本文對無線Mesh網絡中負載均衡技