面向异构融合Mesh网络的联盟博弈路由研究

用户体验质量和网络利用效率分别从用户和网络层面衡量资源优化效果，是下一代异构融合Mesh网络的两个核心优化指标。因此，在复杂、异构的网络环境下实现用户体验质量和网络利用效率的联合优化是十分困难而又极具价值的。本课题拟通过构建分域式路由优化理论解决上述问题，主要内容包括：基于Mesh的网络融合架构，主要研究分域式网络架构和路由引擎节点的设计；优化目标融合理论，建立主观体验质量的评价体系及其数学表达式，进一步形成网络利用效率指标的数学定义，着重研究将上述优化指标融合为可行且单一优化目标的方法；联盟博弈路由理论，研究基于异构网络域特性的优化目标自适应映射理论，着重建立联盟博弈路由优化模型，并研究基于Markov预测方法的路由软切换策略；路由优化解决方案，针对前面的研究内容，开发相应的实现算法，着重研究有效降低实现代价的综合信令机制，最终设计一个基于集中式和分布式相结合策略的路由协议。

本项目面向异构Mesh网络，综合运用多种理论和技术，通过构建完整的跨层路由优化理论，在可靠保障网络利用效率的同时，达到有效提升用户体验质量之目的。为此，本项目围绕着基于Mesh的网络架构设计、面向QoE的优化目标定义、博弈论方法与路由优化算法等三个方面展开研究。首先，针对无线多跳异构Mesh网络，本课题研究了一种跨域、跨层、跨节点的无线Mesh网络QoS自适应体系架构，并利用双层规划数学模型加以描述，以充分利用不同网络域的特点。从该体系架构出发，针对几类具体的网络场景，分别研究了垂直切换、接纳控制、负载均衡、协作激励、分组重传和速率控制等多个关键问题，并相应地提出了科学可靠的理论模型及其实现算法。其次，本课题提出一种基于树形分层结构的QoE评价方法，面向UMTS、WLAN和WiMAX等无线网络，基于不同的数学方法分别建立体验层面、主观层面、客观层面的QoE评价模型，从而形成QoE的综合评价模型，以实现各类QoS指标的高效拟合。进一步地，面向无线网络的分层结构和异构特性，从用户QoE角度研究了QoS垂直映射和水平映射问题，提出的映射方法可有效保证端到端的服务质量和网络资源利用效率。再次，提出了一种基于博弈理论的无线网络资源动态分配策略，采用博弈论方法对无线频谱资源进行优化分配，从而实现终端吞吐量的公平分配；进而，针对无线Mesh骨干网、多射频多信道Mesh网络和前述的跨域式Mesh架构，分别提出了基于位置的容量感知路由优化算法LCAR、基于LIBATD判据的路由优化算法和基于双层规划模型的蚁群优化路由算法，从而完备地构建了面向Mesh网络的路由优化解决方案。本项目完成了预定之目标，所提的理论方法将为推动下一代Mesh网络的演进成熟提供助力。