无线Mesh网中基于多目标跨层优化的QoS保证机制

无线Mesh网络作为一种新型的宽带无线网络结构，特别在未来移动通信系统长期演进(LTE)中，无线Mesh技术和网络可能成为瞩目焦点，具有潜在应用价值，其QoS机制与算法是核心关键技术。为了提高服务质量，本研究拟通过跨层设计和多目标优化的技术工具为主要QoS参数建立层次分析判决模型，设计无线Mesh网络跨层多属性判决求解算法，并进而运用到MAC层和路由协议相关算法中，提高QoS能力；考虑系统复杂度的要求，我们对无线Mesh中影响QoS性能的关键参数进行层次化分析判决，综合不同协议层的QoS参数进行带约束条件的目标优化，从而提高无线Mesh网络整体性能。最后，我们将集成阶段性研究成果，设计一种QoS能力可随应用需求动态调节的、适合无线Mesh网络技术特点和实际应用背景的QoS机制及其实现算法,并对算法的性能进行理论建模分析与比较评价。

无线Mesh网络作为一种新型的宽带无线网络结构，特别在未来移动通信系统长期演进(LTE)中，无线Mesh技术和网络具有潜在应用价值，其QoS机制与算法是核心关键技术。为了提高服务质量，本项目研究开展了以下几个方面的研究：1）无线Mesh网络QoS多目标优化层次模型；2）无线Mesh网络跨层多属性判决求解算法；3）可扩展的多目标跨层联合优化框架；4）路由层端到端的接纳控制信令机制；5） 搭建无线Mesh试验网，评价QoS新机制与新算法的性能。. 项目研究提出了：1）基于非合作博弈理论的无线Mesh网络跨层拥塞控制算法。2）提出基于IEEE 802.16 Mesh网络的调度机制。该机制结合跨层反馈机制在MAC层分三个部分对链路拥塞进行控制，同时在传输层根据MAC层的控制决策来动态改变数据发送窗口。3）基于跨层设计的WMNs资源分配与QoS优化框架。总结已有WMNs路由度量的不足，给出一种适合多信道WMNs的路由度量；4）基于博弈论的功率控制算法。抑制无线干扰，优化网络的吞吐量和能量效率，并提出了资源分配与QoS优化框架在VoIP业务传输中的应用。5）基于中间件系统接入模型。对WiFi、WiMAX、信道呼叫接入、切换漫游、系统吞吐量和丢(帧)包率等服务质量性能指标进行定量分析和系统研究，获取具有理论指导价值的解析式。6）一种动态的带宽分配方法。采用信道“交叉借用”分配技术，将具有实时信道分配技术融入到WiMAX接入协议中，在IEEE 802.16 MAC协议基础上设计支持实时业务信道分配算法，改进了相关协议。. 针对以上方法和算法，通过在NS仿真平台配置不同网络场景，对所提出算法进行多角度实验仿真、验证与性能分析。仿真结果表明所提算法较传统拥塞控制算法分别在吞吐量、时延和丢包率等方面均有明显优化，增强了无线Mesh网中基于多目标跨层优化的QoS保证机制的健壮性。到项目结题为止，在国内外重要学术期刊或国际会议上发表与本项目相关的论文近20篇，其中SCI/EI检索10篇。本研究团队将继续与国内外知名大学的相关研究团队展开研讨和合作，将继续积极参加相关国际、国内学术会议。