無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(參考版)
2024-07-30 18:45本頁(yè)面
【正文】 ? 尋找最小數(shù)目 IGW的設(shè)計(jì)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為尋找最小數(shù)目的以 IGW為根的樹，同時(shí)每個(gè) IGW能夠滿足樹中所有節(jié)點(diǎn)的流量需求。 圖示 （ 2）以 IGW為根的樹 ? 以 IGW為根的樹是一棵連通樹，所有的邊指向作為根節(jié)點(diǎn)的 IGW。 WMN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與 IGW放置 ? 為了有效部署 WMN，提出了一些 WMN架構(gòu)，以下為 [6]介紹的兩種： ? IGW指向和連接的簇 ? 以 IGW為根的樹 （ 1） IGW指向和連接的簇 ? 一個(gè) IGW指向和連接的簇是一個(gè)連通圖 Clusteri = ( Vi, Ei )，其中 Vi = {Ii, v1’, … , vi’}， Ii是簇頭， v1’, … , vi’為 MR， Ei = {e1’, … , ei’}是指向 IGW Ii的邊集。 ? 最小化 MRIGW的跳數(shù)： ? 研究表明，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可獲得的吞吐量 λ為： ? 當(dāng)使用多個(gè)信道時(shí)， ? 因此， IGW的放置應(yīng)使得 MRIGW的平均跳數(shù)最小。若使用多個(gè)正交信道，則 Wint是在 Rint范圍內(nèi)使用所有正交信道的最大吞吐量。 ? 投資成本 干擾模型 ? 理想鏈路模型： ? 如果路徑的跳數(shù)不超過一個(gè)給定值，路徑吞吐量不下降；超過該給定值，吞吐量為 0。 ? IGW放置問題需要滿足以下約束條件： ? 全覆蓋：每個(gè) MR至少連接到一個(gè) IGW上（通過一跳或多跳路徑）。 ? 部署完成后，節(jié)點(diǎn) vi∈ V的物理位置固定，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有持續(xù)的電源供應(yīng)，IGW的有線連接及因特網(wǎng)帶寬 j是無(wú)限的， IGW成本比 MR高。 E = {e1, … , ek}為邊集。 ? 信道 i∈ CH上可能的數(shù)據(jù)速率用 wi bit/s表示。 ? 每個(gè) MR節(jié)點(diǎn)（ vi）配置一組射頻無(wú)線接口，用 ρ(vi)={1, 2, … , |ρ(vi)| }表示，同一個(gè)節(jié)點(diǎn)的不同射頻接口配置在不同的信道上。 網(wǎng)絡(luò)模型與問題描述 ? 每個(gè) MR配置有一個(gè)或幾個(gè)無(wú)線接口； ? 具有幾個(gè)無(wú)線接口的MR可以同時(shí)在幾個(gè)不重疊的信道上與相鄰的 MR通信； ? IGW通過無(wú)線鏈路與相鄰 MR通信，通過有線鏈路連接因特網(wǎng)。 ? 網(wǎng)關(guān)放置是一個(gè)復(fù)雜的問題，可以描述為一個(gè)約束優(yōu)化問題。 例子 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果 吞吐量 端到端延遲 9. 網(wǎng)關(guān)放置 [6] ? Mesh網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)涉及許多問題，網(wǎng)關(guān)放置是 WMN設(shè)計(jì)的基本問題之一。 ? 收到 WCETTLB更新消息的接入節(jié)點(diǎn)，重新計(jì)算一條最佳路徑，計(jì)算最佳路徑上的 WCETTLBbest。 全局擁塞認(rèn)知的路由方案 ? 每個(gè) mesh路由器定期計(jì)算自己的擁塞水平，超過門限 σ時(shí)重新計(jì)算 WCETTLB，并向 Ni中的節(jié)點(diǎn)廣播更新的 WCETTLB。 Min(ETT)是網(wǎng)絡(luò)中的最小 ETT，Ni是選擇節(jié)點(diǎn) i為下一跳的節(jié)點(diǎn)集合， min(ETT)* Ni反映了節(jié)點(diǎn) i上的負(fù)載集中程度。 基于 mesh路由器的負(fù)載平衡 ? [5]在路由測(cè)度 WCETT中引入負(fù)載因素，提出了 WCETTLB路由測(cè)度。 基于網(wǎng)關(guān)的負(fù)載均衡（ 3） ? 方案二： ? 采用貪婪調(diào)度方法 ? 假設(shè)節(jié)點(diǎn)到 n個(gè)網(wǎng)關(guān)均有最短路徑，跳數(shù)分別為h h …… 、 hn, 則分配給網(wǎng)關(guān) i的流量為： Ti = {[(h1h2… hn) / (h2h3… hn + h1h3… hn +...... + h1h2… hn1 )] * (1/hi )} 即較多的流量被分配給跳數(shù)較少的網(wǎng)關(guān)。在每一輪迭代中，選擇當(dāng)前優(yōu)先級(jí)最高的節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)等于剩余流量加轉(zhuǎn)發(fā)流量），嘗試為其分配當(dāng)前最短路徑；如果當(dāng)前最短路徑上任何一條鏈路無(wú)法提供所需的容量（總流量的 1/m， m為可用的網(wǎng)關(guān)數(shù)量），則嘗試分配次短路徑；分配成功后更新相關(guān)鏈路的代價(jià)（剩余容量），所有未分配最短路徑的節(jié)點(diǎn)重新計(jì)算它們的最短路徑。 ? 方案一： ? 使用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制器，維護(hù)完整的網(wǎng)絡(luò)信息，負(fù)責(zé)為每個(gè)節(jié)點(diǎn)選擇到各個(gè)網(wǎng)關(guān)的最佳路由。 ? 當(dāng)接入中繼檢測(cè)到最小負(fù)載網(wǎng)關(guān)與缺省網(wǎng)關(guān)不同時(shí)，由該接入中繼產(chǎn)生的新的數(shù)據(jù)流將使用最小負(fù)載網(wǎng)關(guān)作為它的因特網(wǎng)出口。 ? 典型地，接入中繼將其產(chǎn)生的所有流量路由到缺省網(wǎng)關(guān)。 基于路徑的負(fù)載平衡 ? 備用路徑路由（ Alternate Path routing）改進(jìn)傳輸性能的前提條件是： ? 存在不相交的幾條路徑 ? 備用路徑長(zhǎng)度在可接受的范圍內(nèi)（不會(huì)導(dǎo)致延遲太大） ? 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的路徑耦合盡可能小 ? 衡量路由 r1和 r2之間耦合度的指標(biāo)： ? 當(dāng) r1上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)， r2上無(wú)法接收數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)的平均數(shù)量。 ? 基于網(wǎng)關(guān)的負(fù)載平衡： ? 將與因特網(wǎng)交互的流量分布到多個(gè)網(wǎng)關(guān)上。 ? 仿真實(shí)驗(yàn)表明， MIC的性能最好（吞吐量高、延遲小、信道利用率大）。 WCETT測(cè)度非保序的例子 （ 5）干擾和信道切換測(cè)度（ MIC） ? 路徑 p的 MIC定義如下： ? IRU是鏈路 l上的傳輸所消耗的鄰居節(jié)點(diǎn)信道時(shí)間的總和，反映了流間干擾， CSC反映了流內(nèi)干擾。 （ 4）加權(quán)累積 ETT（ WCETT） ? 路徑 p的 WCETT定義如下（ Xj是路徑 p中信道 j被使用的次數(shù)， maxXj為路徑上同一個(gè)信道被使用的最大次數(shù)： ? WCETT測(cè)度在 ETT的基礎(chǔ)上考慮了流內(nèi)干擾。 ? ETT是保序的。 ? 鏈路的 ETX和 ETT的關(guān)系如下（ s為包長(zhǎng)， b為鏈路的傳輸速率）： ETT = ETX * s / b ? 路徑的權(quán)重定義為該路徑上所有鏈路的 ETT總和。 ? ETX沒有考慮干擾以及鏈路速率的影響。 ? 由于長(zhǎng)路徑和易損路徑具有較大的權(quán)重，因此 ETX測(cè)度反映了路徑長(zhǎng)度和包丟失率的影響。 （ 2）平均傳輸次數(shù)（ ETX） ? ETX定義為在無(wú)線鏈路上成功傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)包所需要的 MAC層傳輸次數(shù)的期望值。 ? 跳數(shù)測(cè)度是保序的，存在有效的算法能夠找到最小跳數(shù)的無(wú)環(huán)路徑。 Mesh網(wǎng)絡(luò)中使用的路由測(cè)度 ? Mesh網(wǎng)絡(luò)中的路由測(cè)度應(yīng)當(dāng)是保序、拓?fù)湟蕾嚭湍軌蚍从?mesh網(wǎng)絡(luò)特性的。 ? 這意味著，對(duì)于非保序的路由測(cè)度，只能使用按需路由、源路由或距離矢量路由，因?yàn)檫@些路由協(xié)議不要求保序性來(lái)確保無(wú)環(huán)路由。 ? BellmanFord算法或 Dijkstra算法計(jì)算最小權(quán)重路徑的充分必要條件為路由測(cè)度具有保序性。 流間干擾和流內(nèi)干擾 流間干擾 流內(nèi)干擾 計(jì)算最小權(quán)重路徑的有效算法 ? 研究表明，存在多項(xiàng)式復(fù)雜度的最小權(quán)重路由計(jì)算算法的充分必要條件是路由測(cè)度具有保序性。 ? 包丟失率：重傳會(huì)影響使用該鏈路的流的吞
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