无线mesh网量负载均衡关键技术研究.pdf

摘要 无线Mesh网是重要的下一代无线接入技术。流量负载均衡技术能实现无线 Mesh网吞吐量及QoS性能的提升，是无线Mesh网技术研究的热门课题。无线 Mesh网体系结构中，无线骨干层处于核心地位，对无线Mesh网性能有重要影响。 由于无线骨干层由网关和Mesh路由器节点组成，无线Mesh网流量负载均衡有赖 于两个方面：其一是网关之问的负载均衡，其二是Mesh路由器之间的负载均衡。 因此，本文关于无线Mesh网流量负载均衡技术的研究工作基于两个方面展开，即 网关负载均衡技术和Mesh路由器负载均衡技术。针对网关负载均衡问题，本文从 网络设计阶段着手，提出负载均衡的网关部署问题，同时考虑网络QoS因素和部 署费用；针对Mesh路由器负载均衡问题，本文研究具有负载感知能力的路由度量 及其协议，以及QoS优化的多路径路由路径流量分配策略。本文围绕网关及Mesh 路由器负载均衡问题进行了深入研究，主要工作如下： (1)针对负载均衡的网关部署问题，提出负载均衡的网络分簇算法，设计遗传 算法达到数量及负载均衡的双重优化 本文定义网关负载均衡度量，提出负载均衡的网关部署问题。为实现网关的 负载均衡部署，提出网关部署的贪婪算法Greedy noititraP．结簇整调过通法算该， 构贪婪地减小网关之间负载的差别。为达到网关数量与负载均衡的双重优化，利 用遗传算法在多目标寻优方面的优势，设计遗传算法GAPlacement求解网关数量 最少、负载均衡的部署方案。在遗产算法GAPlacement设计中，力求与 Greedy noititraP．衡均载负和量数关网到得下数次代迭少较在现实以，合结相法算 两方面优化的网关部署方案。 (2)针对网关部署费用的差别，提出基于邻接矩阵和部署性价比的网关部署算 法，实现网关负载均衡部署中的费用优化 本文提出费用最小且负载均衡的网关部署问题，针对网关性能存在差别这一 特点，设计新的网关负载均衡度量。提出费用优化及网关负载均衡的网关部署算 法CLGP，该算法基于邻接矩阵和部署性价比进行网关选择，并对网关部署费用及 负载均衡进行迭代优化。仿真实验验证了算法的有效性，算法执行复杂性较低。 (3)基于图论支配集理论，提出有限支配集概念，把费用最小网关部署问题归 结为图的最小权有限支配集问题，并提出相应的求解算法 本文基于网关部署问题与图论支配集问题的相关性，提出有限支配集的概念， 并把费用最小满足QoS约束的网关部署问题转化为最小权有限支配集问题。提出 和粒子群优化算法 PSOLDS。 求解问题的贪婪算法GreedySDL．有Greedy．LDS具 较低的算法复杂性，PSOLDS以执行时间增加为代价可以找到较优的解。两算法 各有优势，具有重要的参考价值。 (4)基于无线Mesh网流量自相似性，进行流量预测，并综合当前流量与预测 流量信息到路由度量及协议中，实现路由选择的负载自适应 本文利用白相似流量的可预测性，进行流量预测；提出节点可负载度的概念， 并作为路由度量，该度量包含了当前流量和预期流量的信息，可以很好地反映在 将来的一段时间里节点仍可接受负载的能力，由此实现路由选择的前瞻性和预见 性；提出具有负载均衡的路由协议LBDSR，该协议以路由中节点可负载度均值来 衡量路由的好坏，从而达到网络的负载均衡。仿真实验表明，当网络负载较重时， LBDSR协议与其它协议相比，有更好的网络吞吐量和端到端时延。 (5)基于网络演算理论分析路径时延及其抖动上界，并提出时延及抖动优化的 多路径流量分配算法 本文基于多媒体应用的服务质量研究多路径路由协议中路径流量分配策略。 首先基于网络演算理论分析了路径时延上界及路径间时延抖动上界；然后，基于 路径时延及路径间时延抖动上界提出满足时延约束、抖动优化的路径流量分配算 法DCJOTA，并分析了算法实现的可行性和方法；最后，把DCJOTA算法应用到 AOMDV路由协议中，并在NS．2网络模拟器中验证了算法的有效性。 关键词： 无线Mesh网，负载均衡，网关部署，路由协议，路径流量分配 n ．ABSTRACT mesh beenarl for