OFDMA无线mesh网络虚拟化中的资源分配技术研究

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无线mesh网络作为一种网状网络,具有安装部署便捷、非视距传输(Non Line of Sight,NLOS)、性能稳定健壮、结构灵活多样、服务带宽高等众多优势,在数字化校园、新型医院和企业机构、智能家居、救灾或战场网络等众多领域有巨大的应用前景。然而,受制于当前网络规模过大,运营和管理难度逐年提高,高性能的服务很难得到保障。网络虚拟化(NV)技术允许网络服务以独立于底层物理基础架构的方式查看和管理网络资源,提供按需定制的异构网络服务,实现资源的灵活和动态管理,在无线mesh网络中应用虚拟化技术,可以有效的解决当前网络的桎梏,提升网络性能。本文重点研究OFDMA无线mesh网络中具有QoS保障的虚拟请求接入和资源分配技术。首先,对于虚拟化技术的基本概念、虚拟化技术的发展进行了介绍,对于无线mesh网络的结构和系统模型以及虚拟化的常用技术进行了调研。其次,根据无线信道的衰落特性,建立了有限状态马尔科夫模型,对于无线信道的信道状态信息进行预测,得到了任意时隙内的信噪比状态取值和概率分布。在此基础上引入了等效容量和等效带宽理论,将其基本模型与排队模型并进行了对比分析,并对于其表达公式进行了推导。接着,本文介绍了粒子群算法的基本原理,并且根据文中研究的虚拟请求接入问题,提出了一种基于粒子群算法的多路路由接入方案。在对于虚拟请求的接入过程中,本文希望可以在保障QoS约束的前提下,接入更多的虚拟请求。由于物理层子信道的分配结果和虚拟请求的映射算法都将影响系统性能,因此其求解问题为一个十分复杂的跨层混合非线性规划问题。本文将该复杂问题拆分为两个子问题,分别完成物理层的资源分配和虚拟请求接入,并且提出了一种两层之间的动态交互算法对于原问题进行求解。在物理层子信道资源分配过程中,根据物理网络上各条链路的等效带宽请求,依据公平性准则,对于子信道资源进行分配。在虚拟请求接入过程中,通过等效带宽的概念对于物理链路上虚拟请求进行度量,依据负载均衡的方式对于虚拟请求进行接入。两层之间并非相互独立,而是每一次分配后都进行信息交互,相互协调;当得到物理层的资源矩阵不发生变化时,表示在该分配模式下已经获得了最佳的物理层资源分配和业务接入矩阵,系统达到稳定状态。最后,本文在接入率和链路利用率以及时延特性等方面对于提出的虚拟请求映射机制进行了仿真,验证了算法的有效性和优越性。
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