无线应急通信中资源分配技术研究

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在应对自然灾害和社会突发事件中,应急通信有着不可替代的重要作用。各种新兴无线通信技术的发展为组建应急通信系统提供了更多的选择,无线Mesh网络因其结构灵活、组网简单等特点十分适用于特殊场景下的通信需求。本文的主要研究内容是基于无线Mesh网络平台的应急通信系统资源分配问题。频谱资源和能量效率是通信系统设计过程中最为重要的两个指标,为了提高系统的资源利用率,本文将应急网络中各种资源及其分配策略进行联合考虑,采用跨层设计的思路,继而提出带有QoS保障的能量优化方案。针对应急通信的特殊性,本文研究了无线Mesh网络的路由算法等相关内容,对这种网络中各节点间的最短路径选择方法进行了分析讨论。利用图论数学模型进行网络规划和流量控制,本文建立了无线Mesh网络的通信可靠性问题模型,将下层的能量问题引入到网络层的路由选择之中,实现了跨层设计。并根据最优路径与整个网络的使用寿命同时兼顾的研究思路,着重研究了最短路径、次短路径和能量问题在路由选择中的考量。针对无线应急通信系统中的频谱和功率的统等分配,论文分析了跨层Qos概念和资源分配策略。在此基础上,提出了一种基于传输速率保证的能量优化方案。该方案借助拉格朗日乘子法凹增长的性质,推导出了Mesh节点的最优发送功率,保证了网络层和MAc层的QoS。最后,论文对网络模型进行了扩展,提出了三种数据分流方式,并进行了仿真。仿真结果表明,该能量优化方案可以在保证网络吞吐量的同时,提高功率的使用效率,有效地延长了应急通信网络的寿命。
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