一种基于认知的无线mesh网络资源管理方法技术

本发明专利技术针对无线mesh网络中的资源管理难以实现归一化平滑管理问题，通过通过建立最优资源控制代价模型和建立丢包优化调度机制，实现无线mesh网络资源动态优化迁移能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
，特别是涉及业务调度，以及优化理论。
技术介绍
由于无线Mesh网络是近年发展起来的一种新型无线宽带网络架构，它同时具有无线局域网络和多跳无线自组织网络的特点，提供高可靠性、高容量、高传输速率的网络，重要的是提供网络的自主资源配置、自主愈合等功能，并且可以结合多种无线接入技术，通过在一定区域内放置多个同类通信节点组成一个多跳无线网络，是下一代带宽无线网络的理想网络架构之一。无线Mesh网络也称为无线网状网，网络拓扑结构为格栅形状，是一种新型的下一代宽带网络结构。该网络结构一般由两类无线节点组成：如骨干节点和网络用户终端节点。无线Mesh骨干节点，除具有传统网络的网关功能外，它支持Mesh网络的多跳路由功能，网络节点具有自组织、自配置、自适应等能力。为进一步增强Mesh网络的容量，一个Mesh节点通常安装多个无线收发器。对于Mesh网络用户终端节点，Mesh客户端的软、硬件平台比Mesh骨干节点结构更为简单，Mesh客户端主要包括个人电脑，无线移动终端，掌上电脑等设备。近年来对于WMN资源分配的研究取得了一些进展，主要体现在自适应编码调制、节点功率控制、网络拓扑控制、信道分配、业务端到端的服务质量等。网络资源分配的研究目标就是在网络资源限制的情况下，最大限度地节省资源消耗和保障端到端业务的服务质量，通过优化策略和方法，动态调整无线网络资源，提高网络通信容量和服务质量，实现网络自主优化和配置，无线mesh网络的拓扑结构如图1所示。在无线网络资源联合管理中，为更好提升网络性能，有时节点功率的改变，会影响网络其它协议层的性能。这时候根据其他协议层的性能要求，又需要重新调整功率。同样，当信道分配算法执行后，新的路由决策可能会对连通关系关生变化。相反，路由本身也会做出更智能的决策来对信道进行重新分配。因此，资源联合管理是对各个资源进行相互调节的过程，从而更好的提升网络性能。目前资源联合管理的方法(包括采用时分复用系统的网络)主要以功率控制、链路调度、无线发射速率、无线接口数量、信道分配、路由、端到端流量等资源之间的联合管理，但由于工程实现较为复杂，因此有必要设计一种高效的资源管理机制，提升无线mesh网络的传输能力。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：通过建立最优资源控制代价模型和建立丢包优化调度机制，并提升会话连接的资源公平调度能力，实现无线mesh网络资源动态优化迁移能力。本专利技术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、建立最优资源控制代价模型；B、建立丢包优化调度机制，并提升会话连接的资源公平调度能力。所述步骤A中，优化模型具体为：其中为在时隙t节点i在传输层中的数据c的大小，t为时隙，为在时隙t节点i在传输层中的数据c积压的业务流，为在时隙t节点i在传输层中的数据c进入网络层的业务流，为在时隙t节点i的数据c在网络层中的积压业务流，在时隙t数据c使用链路(a,b)进行传输的数据量，αc为允许的传输链路集合，为传输层的存储容量，K为被使用的数据量集合，Lc为传输数据c的控制行为的链路，μab(t)为在时隙t链路(a,b)的容量，K为数据集合。所述步骤B中，具体步骤为：a.对于用户j计算并遍历所有用户获得相应的上述值，b.当|φURB(n,k)|>0时，对于用户j计算并计算其中j∈[1Nactiveflows]，c.计算d.若用户j*的数据包被调度，则计算反之则转至子步骤a，并令j＝j*，其中为在当前调度时刻n用户j的线头阻塞包延迟，Hmax为的上限值，nenter(j)为用户j进入节点B的时间戳，plrj(n)为在调度时刻n和移动平均传输窗口tw下用户j的丢包率，和分别为在移动平均传输窗口tw下发送的数据包和丢弃的数据包，为用户j的最大丢包率，为在调度时刻n用户j的瞬时传输速率，φURB(n,k)为在调度时刻n的第k次迭代下未分配的物理资源块集合，为物理资源块中用户j在调度时刻n的瞬时数据传输速率，为用户j*在调度时刻n的第k次迭代下分配的物理资源块集合，为物理资源块调节因子，Nactiveflows为业务流数目。所述步骤B中，提升会话连接的资源公平调度能力，具体为：a.进行初始化，并建立源节点至目的节点的会话连接，并相互发送本次会话连接的资源消耗代价；b.使用基于时间窗的监听机制，根据双方的资源消耗代价，获得惩罚时间N和时间窗其中为节点τ与网络其它节点的平均协作通信收益，Θτ为节点τ转发资源uτ所需代价，Θ为发送请求的资源消耗代价，rθ为自私节点θ所获取的非正常资源，κτ为节点τ的资源，ω为节点数目；c.检测节点τ的行为，确定目的节点是否己进行数据接收，并判断接收节点行为是否异常；d.若目的节点具有不可信属性，则断开其相关连接链路，并转至步骤e，若接收节点具有完备可信属性，则转至步骤f；e.对目的节点进行惩罚，若时间窗η出现，则进行正常通信请求，反之则拒绝该请求；f.结束此次任务。附图说明图1无线mesh网络的拓扑结构示意图图2基于认知的无线mesh网络资源管理流程示意图具体实施方式为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：第一步，建立最优资源控制代价模型，优化模型具体为：其中为在时隙t节点i在传输层中的数据c的大小，t为时隙，为在时隙t节点i在传输层中的数据c积压的业务流，为在时隙t节点i在传输层中的数据c进入网络层的业务流，为在时隙t节点i的数据c在网络层中的积压业务流，在时隙t数据c使用链路(a,b)进行传输的数据量，αc为允许的传输链路集合，为传输层的存储容量，K为被使用的数据量集合，Lc为传输数据c的控制行为的链路，μab(t)为在时隙t链路(a,b)的容量，K为数据集合。第二步，建立丢包优化调度机制，具体步骤为：a.对于用户j计算并遍历所有用户获得相应的上述值，b.当|φURB(n,k)|>0时，对于用户j计算并计算其中j∈[1Nactiveflows]，c.计算d.若用户j*的数据包被调度，则计算反之则转至子步骤a，并令j＝j*，其中为在当前调度时刻n用户j的线头阻塞包延迟，Hmax为的上限值，nenter(j)为用户j进入节点B的时间戳，plrj(n)为在调度时刻n和移动平均传输窗口tw下用户j的丢包率，和分别为在移动平均传输窗口tw下发送的数据包和丢弃的数据包，为用户j的最大丢包率，为在调度时刻n用户j的瞬时传输速率，φURB(n,k)为在调度时刻n的第k次迭代下未分配的物理资源块集合，为物理资源块中用户j在调度时刻n的瞬时数据传输速率，为用户j*在调度时刻n的第k次迭代下分配的物理资源块集合，为物理资源块调节因子，Nactiveflows为业务流数目。第三步，提升会话连接的资源公平调度能力，具体为：a.进行初始化，并建立源节点至目的节点的会话连接，并相互发送本次会话连接的资源消耗代价；b.使用基于时间窗的监听机制，根据双方的资源消耗代价，获得惩罚时间N和时间窗其中为节点τ与网络其它节点的平均协作通信收益，Θτ为节点τ转发资源uτ所需代价，Θ为发送请求的资源消耗代价，rθ为自私节点θ所获取的非正常资源，κτ为节点τ的资源，ω为节点数目；c.检测节点τ的行为，确定目的节点是否己进行数据接收，并判断接收节点行为是否异常；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于认知的无线mesh网络资源管理方法，通过建立最优资源控制代价模型和丢包优化调度机制，以及提升会话连接的资源公平调度能力，实现无线mesh网络具备资源动态优化迁移能力，包括如下步骤：A、建立最优资源控制代价模型；B、建立丢包优化调度机制，并提升会话连接的资源公平调度能力。

【技术特征摘要】
1.一种基于认知的无线mesh网络资源管理方法，通过建立最优资源控制代价模型和丢包优化调度机制，以及提升会话连接的资源公平调度能力，实现无线mesh网络具备资源动态优化迁移能力，包括如下步骤：A、建立最优资源控制代价模型；B、建立丢包优化调度机制，并提升会话连接的资源公平调度能力。2.根据权利要求1的方法，对于所述步骤A其特征在于：优化模型具体为：maxΣabWab*(t)Cab(t)]]>s.t.Σc∈Kμab(c)(t)≤μab(t)]]>μab(c)(t)=0,(a,b)∉Lc]]>Ui(c)(t+1)≤max[Ui(c)(t)-Σbμib(c)(t),0]+Ri(c)(t)+Σaμai(c)(t)]]>Li(c)(t+1)≤min[Li(c)(t)-Ri(c)(t)+Ai(c)(t),Limax]]]>cab*(t)=argmaxc|(a,b)∈Lc[Ua(c)(t)-Ub(c)(t)]]]>Wab*(t)=max[Ua(cab*(t))(t)-Ub(cab*(t))(t),0]]]>其中为在时隙t节点i在传输层中的数据c的大小，t为时隙，为在时隙t节点i在传输层中的数据c积压的业务流，为在时隙t节点i在传输层中的数据c进入网络层的业务流，为在时隙t节点i的数据c在网络层中的积压业务流，在时隙t数据c使用链路(a,b)进行传输的数据量，αc为允许的传输链路集合，为传输层的存储容量，K为被使用的数据量集合，Lc为传输数据c的控制行为的链路，μab(t)为在时隙t链路(a,b)的容量，K为数据集...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄东，龙华，杨涌，
申请(专利权)人：黄林果，
类型：发明
国别省市：重庆;50