无线Mesh网络网关负载均衡关键技术研究

网关是无线Mesh网络的性能瓶颈，网关负载均衡对无线Mesh网容量及其QoS有重要影响。本项目拟从网络设计和运行两阶段展开网关负载均衡关键技术的研究。在网络设计阶段，针对已有研究以简单图为模型难于反映拓扑结构可变特性的不足，建立多拓扑结构融合的多维图模型，研究该模型下的QoS分析方法，并设计负载均衡的满足QoS的网关部署算法。在网络运行阶段，基于模糊集理论对网关负载均衡展开分析，研究链路质量、网关负载及其均衡的模糊识别方法，并设计模糊关系矩阵的更新机制以保证模糊识别的有效性；以网关负载均衡为目标，研究基于链路质量模糊识别的网关选择与路由机制；针对流量分布变化导致的网关负载失衡问题，研究基于拓扑控制技术的网关负载迁移机制，通过改变拓扑结构实现流量从重负载网关迁移到轻负载网关。研究工作通过模拟仿真和实用试验进行验证与改进。本项目研究将为无线Mesh网络网关负载均衡提供实用化、经济性的技术方案。

无线mesh网络流量负载均衡对网络性能有重要影响。本项目从网关部署、信道分配和路由协议等方面展开对网络流量负载均衡的研究，取得的主要研究成果包括下述几方面：（1）针对网关的负载均衡问题，把该问题抽象为整数线性规划优化问题，定义网关负载均衡度量，提出实现网关负载均衡部署的饥饿算法和模拟退火算法。（2）针对信道间流量负载均衡问题，分析无线传输的干扰因素，利用重叠信道，提出WLAN之间干扰优化的信道分配算法；针对组播通信中的信道干扰问题，把接收端覆盖的用户数作为信道分配的优先级信息，提出覆盖优先与干扰优化的组播信道分配算法；针对认知无线电网络中的用户干扰问题，研究效益最大化的频谱分配问题，提出了基因选择性遗传的认知无线电频谱分配算法，实现了系统总效益的最大化。（3）针对路由间的负载均衡问题，基于网络演算理论分析了数据分组在单路由中产生的队列时延，推导出单路径传输的时延上界以及多路径传输中的路径间时延抖动上界，提出满足时延约束抖动优化的路径流量分配算法，实现抖动约束下的多路径传输负载均衡；利用无线Mesh网络流量的自相似性，应用数学理论对链路流量负载进行预测，提出基于路由流量感知的负载均衡路由协议；以降低网络中冗余数据量为目的，研究了数据聚合的机制以及时空相关性，提出了基于时空相关性的数据聚合路由协议。.此外，本项目还对能量优化的无线网络传输技术展开研究，提出基于令牌分发的分布式的路径收集机制，以精选的路径信息为根据，提出迭代优化的覆盖集构造机制，每一轮覆盖集构造时，尽可能使其节点数最少，同时通过参数调节算法性能与网络通信开销的均衡；研究了无线可充电传感器网络中多个移动充电器协同充电的问题，提出了一种基于分簇和信息融合的协同充电算法；对无线传输中信息安全和隐私保护问题展开了研究，提出了一种新的基于四叉树分解和线性加权插值技术的无损水印算法；对高维数据的特征选择问题展开了研究，提出Lp-SVM的等价模型和求解算法，实现特征选择和分类性能的提高。.本项目相关工作取得了较好的研究成果，对无线Mesh网络流量负载均衡及其相关技术的发展有较好的理论参考价值和现实意义。