多接入点无线热点网络中优化选择接入控制研究

In Wireless Local Area Networks, the main reasons causing the network congestion and low user experience are as follows. There are some selfish users which occupy too much bandwidth. The signal strength is the only metric for users to select APs which leads unbalanced load on the APs. There is no effective associate control mechanism to help user to get the balanced load. Therefore, our main contribution is solve the imbalanced load and ineffective competition in the WLAN. This project is based on the feature of the traffic in WLAN, such as selfish behavior of users and imbalanced load of APs, to propose AP selection mechanism which reaches Bayes Balance and global fairness of network. It provides the theoretical principle and technical support for selective access control in Wi-Fi hotspots with multiple access points in WLAN.

当前无线热点网（Wi-Fi）中,经常有很多接入点，但是用户很少能做到最优接入。用户体验低的主要原因是网络中发生各种形式的自私和不公平行为：有些用户从自身利益出发过度占用带宽等网络资源，而用户选择AP时常常仅依靠AP信号的强弱进行AP选择造成AP间用户接入不平衡，用户接入AP后没有有效的接入控制机制，用户网络负载不均衡等等。因此，我们研究的指导思想是解决无线热点网各种不均衡现象和低效的竞争，真正达到网络的最大预期容量。本课题针对无线热点网的网络业务（traffic）的特点，如用户接入网络后可能会有自私行为占用大量带宽，用户间以及AP间网络流量负载不均衡，有针对性的提出具有贝叶斯均衡的AP选择模型和全局公平特性的AP接入控制模型，优化利用无线网络有限的资源；在无线网络日益普及的网络环境下，提供优化的无线热点网接入传输的理论及技术支撑。

无线局域网（Wireless LAN/ WiFi）是极其便利的数据传输系统，正以前所未有的速度发展，目前已经广泛应用于家庭、商务、大学、机场、医疗以及其他公共区域。然而合理利用无线网络很困难，主要有两方面的原因。一个是无线连接很容易受到干扰和衰减；另一个是无线网络需要共享相对稀少的频谱资源。这导致用户性能受到影响，而这些因素在AP分布密集的区域体现的尤为突出。.项目组深入调研、分析、研究多热点网中AP接入问题的基础上，提出了一种新的基于博弈论的信道切换模型算法和带优先级的方法，满足用户对带宽的不同需求。通过用户行为分析、预测、带宽分配，信道接入的联合设计，提出面向全局最优的AP接入算法，为实现多热点网中优化速率传输提供理论基础和技术支撑。项目组针对无线热点网络中广泛存在而矛盾日益突出的多接入点接入中的公平性，负载均衡等问题进行研究，利用博弈论以及网络优化等工具，提出了有效的无线带宽分配和具有贝叶斯均衡的AP选择模型以及全局公平特性的AP接入控制模型，高效的利用无线网络有限的资源。为了达到公平带宽分配和优化用户接入速率的目标，项目组提出了基于可移动节点的路由策略：GCKNF和GCKNA。同时为了延长无线传感网节点的寿命，提出了一种能量敏感的K-连接重叠集群路由算法和基于蚁群算法的PACO路由算法。此外，项目组也对网络流量监测、跨层优化、资源调度等网络优化问题做了一定深度的研究。.上述研究成果对于已部署的网络可以实现进一步的优化，对于将要部署的网络可以提供合理规划的指导；这对于无线运营商、无线热点网增值的商家如购物中心、咖啡厅、机场和社区等有着现实的经济效益。