本發(fā)明涉及通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，特別是涉及排隊論，以及優(yōu)化理論。
背景技術(shù)：
：無線mesh網(wǎng)絡(luò),又被稱為無線網(wǎng)格網(wǎng),是基于TCP/IP的一種無線寬帶接入技術(shù)。無線mesh網(wǎng)絡(luò)是在無線局域網(wǎng)和移動自組織網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上演變發(fā)展的,它將兩種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢融合,在解決WLAN技術(shù)的熱點接入問題的同時還具有AdHoc自組織網(wǎng)中節(jié)點的獨立路由和主機的功能,支持節(jié)點多對多的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),是一種容量大、覆蓋廣、速率高的新型分布式網(wǎng)絡(luò)。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點包括Mesh路由器和Mesh客戶端兩種類型,其中Mesh路由器是構(gòu)建無線Mesh骨干網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分,不僅支持傳統(tǒng)無線路由器的中繼器和網(wǎng)關(guān)功能,還具有網(wǎng)絡(luò)互連、與Internet互連的路由功能。相比于傳統(tǒng)的無線路由器,無線路由器可通過多跳通信、不同的無線接入技術(shù)和較低的發(fā)射功率來構(gòu)建一個相對穩(wěn)定、覆蓋范圍廣的網(wǎng)絡(luò)。Mesh客戶端作為終端節(jié)點進行數(shù)據(jù)傳輸時,可通過優(yōu)化路由器組成的網(wǎng)絡(luò)或者與其他客戶端組成的網(wǎng)絡(luò)直接相連,并且在特定情況下還可作為路由器來使用,實現(xiàn)路由的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，無線mesh網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。針對這樣的集中式單跳協(xié)同認知無線網(wǎng)絡(luò)場景,資源分配問題將變得更加復雜。中繼選擇問題:如何從多個次用戶中選擇出合適的,來為主用戶協(xié)同中繼,從而保證主用戶的傳輸廣量,并為次用戶爭取到最多的授權(quán)頻段使用機會。傳輸機會分配問題:如何將爭取到的頻譜使用機會在各個次用戶間進行合理分配和高效利用,從而在避免次用戶間干擾的同時,最大化次網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。次用戶能量受限條件下,存在中繼選擇、次用戶傳輸機會分配、功率分配的耦合問題；一方面,如果次用戶采用較大的功率為主用戶協(xié)同中繼,可能換取到更多的頻譜使用機會,増加次級網(wǎng)絡(luò)吞吐量；但另一方面,也可能由于次用戶在中繼階段消耗了過多能量,導致剩余能量無法支撐其自身的數(shù)據(jù)傳輸,故而無法很好地利用所爭取到的傳輸機會,降低了次級網(wǎng)絡(luò)吞吐量?？梢?在能量受限的條件下,需要研究如何通過中繼選擇、次用戶傳輸機會分配、功率分配的聯(lián)合優(yōu)化,來平衡次用戶在中繼傳輸和自身傳輸兩方面的能量消耗,優(yōu)化次級網(wǎng)絡(luò)的吞吐性能。次用戶能置受限條件下的性能優(yōu)化問題；由于能量與時間有關(guān),為反應能量在時間上的變化情況,應研究認知網(wǎng)絡(luò)在一段長時間內(nèi)的長時性能及資源優(yōu)化問題。然而時間維度的加入,將使得當前決策對未來決策產(chǎn)生影響,加之在一段長時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的動態(tài)變化,使得資源分配問題變得復雜。因此，為實現(xiàn)無線mesh的網(wǎng)絡(luò)資源的高效利用，有必要設(shè)計一種資源管理機制，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的動態(tài)規(guī)劃。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：通過進行無線mesh網(wǎng)絡(luò)的路徑優(yōu)化規(guī)劃和進行接收端干擾信號優(yōu)化規(guī)劃，實現(xiàn)無線mesh網(wǎng)絡(luò)的資源優(yōu)化管理。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：A、進行無線mesh網(wǎng)絡(luò)的路徑優(yōu)化規(guī)劃；B、進行接收端干擾信號優(yōu)化規(guī)劃。所述步驟A中，具體為：a.設(shè)置連接路徑集合R＝{r1,r2,...,r|C|}，rn為第n次連接的路徑；b.評估Nl，Wl和El，Nl為包含鏈路l的路徑數(shù)目，Wl為分配給鏈路l的波長數(shù)目，B為路徑中的節(jié)點間連接阻塞概率上限，為網(wǎng)絡(luò)使用代價，L為鏈路集合；c.獲得最低使用代價路徑集合R′＝{r1′,r′2,...,r′|C|}，r′n為第n次連接的最低使用代價路徑，R′為基于R采用Floyd-warshall算法獲得，R″為在R′的基礎(chǔ)上采用Floyd-warshall算法獲得，判斷c≤|C|是否成立，若不成立則轉(zhuǎn)至子步驟d，若成立則判斷是否成立，若其成立則rc″＝rc′，并基于c＝c+1重復本子步驟，若其不成立則rc″＝rc，并將rc″作為連接路徑標識；d.評估N″l,Wl″,El″，并計算e.獲得新的最低路徑代價集合R″，為路徑r′c的使用代價，為路徑rc的使用代價；f.重新評估N″l，Wl″和E″l，并計算新路徑集合R″條件下的Cnet″；g.判斷Cnet″<Cnet是否成立，若成立則R＝R″，并將R″作為當前連接路徑集合，反之則轉(zhuǎn)至子步驟h；h.基于i＝i+1，判斷i＝I是否成立，若不成立則轉(zhuǎn)至子步驟b，若成立則R＝R″，Cnet＝C″net，并將R″作為連接路徑集合，將C″net作為網(wǎng)絡(luò)使用代價，c為連接變量標識，C為連接變量集合，i為Cnet未發(fā)生變化期間的迭代次數(shù)，I為i的上限,如圖3所示。所述步驟B中，為原始干擾信號，ym,0(k,0|Δ0)為期望信號和由Δ0引起的ISI信號之和，為由Δ0引起的ICI信號，k為子載波信號，為由Δ0引起的ILI信號，zm(k)為高斯白噪聲，ku為信號u的子載波集合，ISI為碼間干擾，ILI為鏈路間干擾，ICI為載波間干擾，BER為誤比特率，Δ0為FFT變換的窗口起始點，k0為信號u的第m個碼元內(nèi)的子載波集合，k′與k具有相同物理意義，k′≠k，k′∈k0，u為期望信號標識，U為期望信號數(shù)目，用于最小化第k個子載波BER的FFT窗口最優(yōu)起始點為為期望信號的功率，為碼間干擾功率，為載波間干擾，為鏈路間干擾功率，為高斯白噪聲功率，為屬于信號u發(fā)送端的第l條多徑信道的方差，為信號u的初始功率，為的初始功率，為的平均干擾功率，為在第k個子載波中具有抽樣補償Δu的信號u對第個子載波的干擾，N和G分別為FFT和保護間隔中的子載波數(shù)目，當-G≤Δu≤0時，當0<Δu≤N時，當-N-G<Δu≤-G時，σxu2(▿k|Δu)=(N+G+Δu)2N2,▿ku=02-2cos(2π(Δu+G)▿ku/N)N2-N2cos(2π▿ku/N),▿ku≠0.]]>所述步驟B中，在接收端，經(jīng)過優(yōu)化處理之后的干擾信號為其中為第m個信號矢量，Xm,u為在第m個碼元內(nèi)信號u所在的節(jié)點的發(fā)送矢量，為在第m+1個或第m-1個碼元內(nèi)對信號u的ISI干擾矢量，為從第m+1個或第m-1個期望OFDM碼元起被發(fā)現(xiàn)并收集的信號矢量，為從第m個期望OFDM碼元起被發(fā)現(xiàn)并收集的信號矢量，為第m個碼元內(nèi)信號u所在節(jié)點的有效傳輸信道矩陣，為在第m個碼元內(nèi)信號u所在節(jié)點受到干擾的矩陣矢量，δu為期望OFDM碼元和第u個非期望碼元之間的到達時間差，為的初始值，為的初始值。附圖說明圖1無線mesh網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖圖2無線mesh的網(wǎng)絡(luò)資源規(guī)劃流程示意圖圖3無線mesh網(wǎng)絡(luò)的路徑優(yōu)化規(guī)劃流程示意圖具體實施方式為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：第一步，進行無線mesh網(wǎng)絡(luò)的路徑優(yōu)化規(guī)劃，具體為：a.設(shè)置連接路徑集合R＝{r1,r2,...,r|C|}，rn為第n次連接的路徑；b.評估Nl，Wl和El，Nl為包含鏈路l的路徑數(shù)目，Wl為分配給鏈路l的波長數(shù)目，B為路徑中的節(jié)點間連接阻塞概率上限，為網(wǎng)絡(luò)使用代價，L為鏈路集合；c.獲得最低使用代價路徑集合R′＝{r1′,r′2,...,r′|C|}，r′n為第n次連接的最低使用代價路徑，R′為基于R采用Floyd-warshall算法獲得，R″為在R′的基礎(chǔ)上采用Floyd-warshall算法獲得，判斷c≤|C|是否成立，若不成立則轉(zhuǎn)至子步驟d，若成立則判斷Cost(rc″)>Cost(rc)是否成立，若其成立則rc″＝rc′，并基于c＝c+1重復本子步驟，若其不成立則rc″＝rc，并將rc″作為連接路徑標識；d.評估N″l,Wl″,El″，并計算e.獲得新的最低路徑代價集合R″，為路徑r′c的使用代價，為路徑rc的使用代價；f.重新評估N″l，Wl″和E″l，并計算新路徑集合R″條件下的Cnet″；g.判斷Cnet″<Cnet是否成立，若成立則R＝R″，并將R″作為當前連接路徑集合，反之則轉(zhuǎn)至子步驟h；h.基于i＝i+1，判斷i＝I是否成立，若不成立則轉(zhuǎn)至子步驟b，若成立則R＝R″，Cnet＝C″net，并將R″作為連接路徑集合，將C″net作為網(wǎng)絡(luò)使用代價，c為連接變量標識，C為連接變量集合，i為Cnet未發(fā)生變化期間的迭代次數(shù)，I為i的上限。第二步，進行接收端干擾信號優(yōu)化規(guī)劃，具體為：為原始干擾信號，ym,0(k,0|Δ0)為期望信號和由Δ0引起的ISI信號之和，為由Δ0引起的ICI信號，k為子載波信號，為由Δ0引起的ILI信號，zm(k)為高斯白噪聲，ku為信號u的子載波集合，ISI為碼間干擾，ILI為鏈路間干擾，ICI為載波間干擾，BER為誤比特率，Δ0為FFT變換的窗口起始點，k0為信號u的第m個碼元內(nèi)的子載波集合，k′與k具有相同物理意義，k′≠k，k′∈k0，u為期望信號標識，U為期望信號數(shù)目，用于最小化第k個子載波BER的FFT窗口最優(yōu)起始點為為期望信號的功率，為碼間干擾功率，為載波間干擾，為鏈路間干擾功率，為高斯白噪聲功率，為屬于信號u發(fā)送端的第l條多徑信道的方差，為信號u的初始功率，為的初始功率，為的平均干擾功率，為在第k個子載波中具有抽樣補償Δu的信號u對第個子載波的干擾，N和G分別為FFT和保護間隔中的子載波數(shù)目，當-G≤Δu≤0時，當0<Δu≤N時，當-N-G<Δu≤-G時，σxu2(▿k|Δu)=(N+G+Δu)2N2,▿ku=02-2cos(2π(Δu+G)▿ku/N)N2-N2cos(2π▿ku/N),▿ku≠0.]]>第三步，在接收端，經(jīng)過優(yōu)化處理之后的干擾信號為其中為第m個信號矢量，Xm,u為在第m個碼元內(nèi)信號u所在的節(jié)點的發(fā)送矢量，為在第m+1個或第m-1個碼元內(nèi)對信號u的ISI干擾矢量，為從第m+1個或第m-1個期望OFDM碼元起被發(fā)現(xiàn)并收集的信號矢量，為從第m個期望OFDM碼元起被發(fā)現(xiàn)并收集的信號矢量，為第m個碼元內(nèi)信號u所在節(jié)點的有效傳輸信道矩陣，為在第m個碼元內(nèi)信號u所在節(jié)點受到干擾的矩陣矢量，δu為期望OFDM碼元和第u個非期望碼元之間的到達時間差，為的初始值，為的初始值。本發(fā)明提出了一種無線mesh的網(wǎng)絡(luò)資源規(guī)劃方法，通過進行無線mesh網(wǎng)絡(luò)的路徑優(yōu)化規(guī)劃和進行接收端干擾信號優(yōu)化規(guī)劃，實現(xiàn)無線mesh網(wǎng)絡(luò)的資源優(yōu)化管理，包括如下步驟。當前第1頁1 2 3