一种无线mesh网络的上行链路资源优化方法与流程

本发明涉及通信网络领域，特别是涉及排队论，以及优化理论。
背景技术：
：从网络诞生的一刻开始，随着网络技术的发展，无论是早期的实验网、教育网、局域网，还是现今的广域网，网络已经成为人类社会发展不可缺少的一部分。近年来，在人类需求和研究的推动下，无线网络技术飞速发展。无线Mesh网络便是其中的一种重点研究的无线组网方式。无线Mesh网络在融合异构网络和提高无线带宽资源利用率方面的优势，使其成为了下一代无线通信网络的重要组成部分。无线Mesh网络基于AdHoc网络，是自组织、自配置和自维护的网状结构的网络。无线Mesh网络是一种多点对多点、具有自组织和自愈特点的宽带无线网络系统。与AdHoc网络相比，无线Mesh网络节点的移动性和对能耗的重视程度较低，其网络拓扑比较稳定。节点通常具有多收发器，可以同时发送和接收数据。无线Mesh网络中，节点一般有两种类型：路由节点和用户节点，其中节点可同时是用户节点和路由节点。无线Mesh网络可以是部分分布式网络，即网络具有信息汇聚中心节点(如路由节点)，也可以是完全分布式网络，即网络节点之间的通信是平等的，每一个节点都可以作为路由节点。无线Mesh网络能够应用于军事通信网络、教育网、娱乐场所覆盖网、抢险救灾临时通信网、快速部署应用网络、通信恢复临时网络、电力站点监视网络以及不宜破坏地形外貌的场合的无线网络等,无线mesh网络的结构如图1所示。无线Mesh网络的路由协议一般包括生成路由，选取路由和维护路由三个过程，还可以将生成路由过程和选取路由过程结合起来，称之为发现路由过程。根据网络拓扑信息和链路质量状态信息生成路由集合的过程被称为生成路由过程。生成路由过程中，网络拓扑信息和链路质量状态信息以节点的链路信息为主要内容。选取路由过程是根据用户业务需求信息或其他信息，在生成路由过程产生的路由集合中，选择最合适的路由的过程。维护路径过程是指对网络拓扑信息、链路质量状态信息和所选路径进行维护的过程。网络拓扑信息和链路质量状态信息会随着无线Mesh网络节点的移动或无线信道的变化而改变，所产生的路由也会随之改变。路由维护过程周期或不定期发送消息，维护拓扑信息、链路质量状态信息和路由表。因此，为实现高效的路径传输能力，有必要建立满足无线mesh网络传输需求的的上行链路资源优化机制。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是：通过建立上行链路资源优化模型和工程等价优化处理,以及进行业务流测量优化，实现无线mesh网络的资源优化管理。本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案包括以下步骤，如图2所示：A、建立上行链路资源优化模型；B、工程等价优化处理；C、进行业务流测量优化。所述步骤A中，具体为：maxE{Σb=1BΣk=1KΣn=1Nlog2(1+Qk,nb·xk,nbΣw=1,w≠bBΣv=1,v≠kKQv,nw·xv,nw+|σk,nb|)}]]>s.t.P{Σn=1Npk,nb·xk,nb≤Pkb}≥(1-α),∀k∈K,b∈B]]>Σk=1Kxk,nb≤1,∀n∈N,b∈B]]>Σb=1nΣn=1Nxk,nb≥1,∀k∈K]]>xk,nb∈{0,1},∀k,n,b]]>其中n为每个基站中的子载波标识，N为子载波数目，k为每个基站中的用户标识，K为用户数，b为基站标识，B为基站数目，为决策变量，若在基站b中将子载波n分配给用户k则反之为在基站b中分配给用户k的子载波n的高斯白噪声方差，为基站b中用户k的最大可用功率，为输入功率矩阵，为在基站b中子载波n中用户k的信道增益，M为正整数，为在基站b中分配给用户k的子载波n的功率，E(·)为上行链路利用效能均值函数，P(·)为概率函数，w和b具有相同物理意义，v和k具有相同物理意义，α为概率系数。所述步骤B中，具体为：st:φk,nb≤amtk,nb+bm,∀m,k,n,b]]>w≠bv≠kxk,nb∈{0,1},∀k,n,b]]>φk,nb≥0,∀k,n,b.]]>其中am为链路使用权重系数，bm为链路容量的估计误差，为在基站b中用户k被分配子载波n时使用的上行链路容量，n,k,w,b为的线性变量，为在基站b中用户k被分配子载波n时的上行链路容量。所述步骤B中，将工程化处理获得的优化解与通过建立上行链路资源优化模型获得的优化解进行对比，并自适应修正上行链路资源优化模型，具体为：基于应用服务g，将工程化处理获得的优化解与通过上行链路资源优化模型获得的优化解进行对比，若二者的优化解集合完全一致，则将该优化解作为面向应用服务g的优化解；若二者的优化解集合不一致，则将工程化处理获得的优化解作为应用服务g的最终优化解集合，并修正上行链路资源优化模型中的无线mesh网络的可调参数使其获得工程化处理的优化解集合，并将修正后的上行链路资源优化模型作为下一个传输场景g+1的上行链路资源优化模型，无线mesh网络中的具有相关应用属性的应用服务集合为G＝{1,2,...,g,g+1}，将在时间U内获得的g+1个优化解集合进行统计平均处理，并将该统计平均处理优化解集合与获得的g+1个优化解集合修正上行链路资源优化模型，并将该模型作为下一次无线mesh网络系统中其它相关应用属性的应用服务集合G+1的先验上行链路资源优化模型。所述步骤C中，具体为：从三个平面进行开展，分别为网络平面，抽样平面和网络平面，网络平面包含数据包选择规则和样本数据包选择规则，抽样平面包含业务流聚合单元、抽样设置单元、抽样架构，管理平面包含对测量点选择和信息模型建立，并通过测量请求和约束条件均衡规划测量点选择和信息模型建立；抽样架构包含选择策略、选择触发单元和粒度区分单元，选择策略包含系统性选择单元、随机性选择单元和自适应选择单元，选择触发单元包含计数驱动单元、事件驱动单元和时间驱动单元，粒度区分单元包含业务流级区分单元和数据包级区分单元，如图3所示。附图说明图1无线mesh网络的结构示意图图2无线mesh网络的上行链路资源优化流程示意图图3业务流测量优化示意图具体实施方式为达到上述目的，本发明的技术方案如下：第一步，建立上行链路资源优化模型，具体为：maxE{Σb=1BΣk=1KΣn=1Nlog2(1+Qk,nb·xk,nbΣw=1,w≠bBΣv=1,v≠kKQv,nw·xv,nw+|σk,nb|)}]]>s.t.P{Σn=1Npk,nb·xk,nb≤Pkb}≥(1-α),∀k∈K,b∈B]]>Σk=1Kxk,nb≤1,∀n∈N,b∈B]]>Σb=1nΣn=1Nxk,nb≥1,∀k∈K]]>xk,nb∈{0,1},∀k,n,b]]>其中n为每个基站中的子载波标识，N为子载波数目，k为每个基站中的用户标识，K为用户数，b为基站标识，B为基站数目，为决策变量，若在基站b中将子载波n分配给用户k则反之为在基站b中分配给用户k的子载波n的高斯白噪声方差，为基站b中用户k的最大可用功率，为输入功率矩阵，为在基站b中子载波n中用户k的信道增益，M为正整数，为在基站b中分配给用户k的子载波n的功率，E(·)为上行链路利用效能均值函数，P(·)为概率函数，w和b具有相同物理意义，v和k具有相同物理意义，α为概率系数。第二步，进行工程等价优化处理，具体为：st:φk,nb≤amtk,nb+bm,∀m,k,n,b]]>w≠bv≠kxk,nb∈{0,1},∀k,n,b]]>φk,nb≥0,∀k,n,b.]]>其中am为链路使用权重系数，bm为链路容量的估计误差，为在基站b中用户k被分配子载波n时使用的上行链路容量，n,k,w,b为的线性化变量，为在基站b中用户k被分配子载波n时的上行链路容量。第三步，将工程化处理获得的优化解与通过建立上行链路资源优化模型获得的优化解进行对比，并自适应修正上行链路资源优化模型，具体为：基于应用服务g，将工程化处理获得的优化解与通过上行链路资源优化模型获得的优化解进行对比，若二者的优化解集合完全一致，则将该优化解作为面向应用服务g的优化解；若二者的优化解集合不一致，则将工程化处理获得的优化解作为应用服务g的最终优化解集合，并修正上行链路资源优化模型中的无线mesh网络的可调参数使其获得工程化处理的优化解集合，并将修正后的上行链路资源优化模型作为下一个传输场景g+1的上行链路资源优化模型，无线mesh网络中的具有相关应用属性的应用服务集合为G＝{1,2,...,g,g+1}，将在时间U内获得的g+1个优化解集合进行统计平均处理，并将该统计平均处理优化解集合与获得的g+1个优化解集合修正上行链路资源优化模型，并将该模型作为下一次无线mesh网络系统中其它相关应用属性的应用服务集合G+1的先验上行链路资源优化模型。第四步，进行业务流测量优化，具体为：从三个平面进行开展，分别为网络平面，抽样平面和网络平面，网络平面包含数据包选择规则和样本数据包选择规则，抽样平面包含业务流聚合单元、抽样设置单元、抽样架构，管理平面包含对测量点选择和信息模型建立，并通过测量请求和约束条件均衡规划测量点选择和信息模型建立；抽样架构包含选择策略、选择触发单元和粒度区分单元，选择策略包含系统性选择单元、随机性选择单元和自适应选择单元，选择触发单元包含计数驱动单元、事件驱动单元和时间驱动单元，粒度区分单元包含业务流级区分单元和数据包级区分单元。本发明提出了一种无线mesh网络的上行链路资源优化方法，通过建立上行链路资源优化模型、工程等价优化处理和进行业务流测量优化，实现无线mesh网络的上行链路资源优化规划。当前第1页1 2 3