【摘 要】
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IEEE 802.11系列协议为了满足日益增长的无线数据传输需求,已经从802.11a/b/g/n演进到802.11ac,其中采用的一项重要技术为信道绑定(Channel Bonding,CB),通过允许绑定5G频段
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IEEE 802.11系列协议为了满足日益增长的无线数据传输需求,已经从802.11a/b/g/n演进到802.11ac,其中采用的一项重要技术为信道绑定(Channel Bonding,CB),通过允许绑定5G频段下的多条基本信道(20MHz)作为一条信道进行数据传输来获取更高的数据速率,并定义了两种不同的CB技术,即静态信道绑定技术(Static Channel Bonding,SCB)和动态信道绑定技术(Dyanmic Channel Bonding,DCB)。本文主要研究802.11acDCB网络下的信道分配问题,基于对“全包含”DCB网络与“非全包含”DCB网络在不同信道分配方案下的性能分析,构建信道分配优化模型,并且分别提出了基于分枝定界法(Branch-and-BoundMethod,BBM)的最优信道分配算法以及启发式信道分配算法以寻求性能最优的信道分配方案。仿真结果验证了所提算法的正确性和有效性。具体而言,本文研究的主要内容和创新之处在于:(1)针对“全包含”DCB网络,建立了以最大化网络吞吐量为目标的信道分配优化模型,并设计了基于BBM的信道分配算法。具体来说,首先分析了在不同信道分配方案下的系统吞吐量;进而基于严格的理论分析,以最大化系统吞吐量为目标,建立了整数非线性规划(Integer Non-Linear Programing,INLP)信道分配模型,并提出了基于BBM的信道分配算法来寻求网络的最优信道分配方案;仿真结果表明所提算法可以收敛到全局最优解,具有较低复杂度,并且始终优于其他信道分配算法。(2)针对“非全包含”DCB网络,建立以平均系统效用最大化为目标的信道分配优化模型,并设计了启发式的信道分配算法。具体来说,首先提出了一种基于连续时间马尔可夫链(Continuous-Time Markov Chain,CTMC)模型的网络吞吐量计算方法;在此基础上分析了在不同信道分配方案下的网络吞吐量进而构建了最大化平均系统效用的信道分配模型;鉴于该模型是一个复杂优化问题,设计了启发式信道分配算法来寻求接近最优信道分配方案;仿真结果表明所提算法在平均系统效用以及网络吞吐量方面能取得较好的性能,并且随着网络规模的增大,所提算法相较于其他信道分配算法具有更加明显的优势。
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