运用双子种群算法求解动态环境下无线Mesh网络骨干节点部署问题

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无线Mesh网络是一种应用型的无线网络,自从上世纪九十年代被提出以来,许多研究者一直密切关注着它。无线Mesh网络技术与传统的无线网络技术相比,它部署简单、稳定系强、带宽高、可扩展性强。正是因为无线Mesh网络具有这么多更适合现代化生活的优点,所以研究者们期待着运用它来替代传统的无线网络技术。将目前无线Mesh网络骨干节点部署研究从算法所运行的环境来区分的话,可以分为静态环境和动态环境这两种不同的情况。不同于静态环境下的无线Mesh网络骨干节点部署优化问题,动态环境下网络的状态是实时发生变化的。静态环境下的部署算法已经相当成熟,动态环境下的骨干节点部署算法还亟待完善,而动态环境下的研究更加具有现实意义与价值。因此本文研究动态环境下无线Mesh网络骨干节点的部署问题,根据用户需求点的位置与数量的变化来调整核心网络中节点的部署位置。本研究运用TSDPSO算法来感知环境变化,算法使用双子种群差异进化策略提高优化效率,每当经过一个周期T后检测用户需求点是否发生了改变。评估当前放置方案能否满足网络的连通性及所有用户需求点的带宽需求,若不能则主子群采取空间对称位移映射,更新节点部署位置以适应需求变化。采用BPSO算法来部署无线Mesh网关,该算法初始化一个粒子群,在D维二进制空间里搜索极值,粒子群依据粒子历史最优解和种群最优解不断地探寻并调整自己的物理坐标,以此得到问题的最优解,确定无线Mesh网关的位置。确定网关位置后迭代从未部署MRC集合中,优先选择可覆盖流量最大、实际覆盖半径最小的节点,补充到骨干点集合,直至用户需求点的网络带宽需求得到满足。本文所模拟的场景是在一个有着足够多且恰当的部署候选位置,并且已经将用户的需求离散化为需求点的二维几何平面。无线Mesh网络骨干节点假设是在这个二维的几何平面上进行部署,并且已经在预先安排的部署区域中给定了固定数量的骨干节点候选部署位置,同时无线Mesh路由器与无线Mesh网关需要部署的数量也是确定的。本文参照由麻省理工大学所搭建的著名WMN实验床,Roofnet实验网络平台来设置参数,通过模拟的用户需求点发生位置和数量的变化实现动态环境。实验结果说明,本研究能在动态环境中得到有效的部署方案。
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