基于功率控制和信道分配的网络优化算法

作者:刘悦;郭晓磊;张迅 刊名:电信科学 上传者:石佳

【摘要】WLAN已经在各种场所进行了大规模的布设,但是用户网络质量感知较差,甚至出现掉线、不能接入网络等问题。针对这种情况,设计了一种基于功率控制和信道分配的网络优化算法,该方案采用功率控制及信道分配的方法对特定范围内的无线局域网进行优化,最大化无线局域网的有效带宽,同时保证网络负载的均衡。仿真实验结果表明,提出的功率控制及信道分配的网络优化方案提高了网络的性能。

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论文引用格式:刘悦,郭晓磊,张迅.基于功率控制和信道分配的网络优化算法.电信科学,2015260LiuY,GuoXL,ZhangX.Networkoptimizationalgorithmbasedonpowercontrolandchannelassignment.TelecommunicationsScience,20152601引言WLAN由于其移动性、灵活性、低成本及易布设等优势,在世界各地被大量布设[1]。但是高密度的无线局域网也暴露出了各种问题,如网络性能下降、资源分配不均匀,网络优化方法的研究一直是无线局域网研究领域的一个热点[2]。目前的优化方法主要有3种手段:无线信号AP(accesspoint,接入点)的工作信道分配;AP的发射功率控制;负载均衡。本文综合考虑3种手段的优点,对算法进行了重新设计,提出了一种基于功率调整和信道分配的综2015260-1表1传输速率与SINR的关系SINR/dBv/(Mbits-1)6~7.867.8~999~10.81210.8~171817~18.82418.8~243624~24.64824.654合优化方案,并进行了仿真实验,验证了本文提出的方法可以大幅改善网络性能、负载的均衡性和网络资源分配的有效性。本文的研究目的在于:在不修改现有IEEE802.11协议的情况下,采用功率控制及信道分配的方法对特定范围内的无线局域网进行优化,尽量最大化无线局域网的有效带宽,同时保证网络的负载均衡。功率调整的方法不仅可以改变每个链路传输的速率以提高频带资源的利用率,还会改变用户关联关系及网络结构,这方面的改变可以被有效地利用来提高网络的带宽和改善网络负载不均衡的情况。同时,工作信道的选择可以避免个别信道的负载过大导致的网络性能下降以及信道资源浪费。信道选择方法不仅可以改善网络的性能和公平性,还可以更加有效地为网络资源的分配提供建议。本文同时采用以上两种方法对无线局域网进行优化,提供一套网络优化方法,为网络性能的提高、用户公平性保证以及网络资源分配提供解决方案。目前在功率调整和信道选择方面的主要工作如下。参考文献[3]提出了一种功率调整的方法,采用跨层设计的方法调整AP的发射功率及载波感知门限,为繁忙的AP分配更大的发射功率,提高网络整体的吞吐量。这种调整方法具有一定的局限性,因为一般来说AP都有自己的发射功率上限。参考文献[4]提出了一种信道选择的方法,采用“最空闲信道搜索”分配AP的信道,AP的信道选择是筛选出可用信道中最空闲的信道,并选用该信道。这种方法虽然在一定程度上提高了信道的利用率,但是却不能降低由信道带来的干扰。参考文献[5]提出了一种改变用户关联关系的方法,通过修改STA(station,工作站)与AP的驱动,让STA与AP间交换各自的负载信息,并通过修改后的驱动使得STA关联到空闲AP。这种方法需要修改硬件的驱动信息,比较复杂,限制了其应用范围。2背景知识WLAN主要包含STA[6]及AP等网络组件,其中AP负责网络所有的通信,包括同一服务区域中所有STA之间的通信。WLAN中,STA必须先与AP建立关联才能取得网络服务。对STA而言,关联必须是唯一的,即每个STA在某个时间段内只能与一个AP相连。一般情况下,STA选择信号强度最高的AP进行关联,即通常与距离较近的AP进行关联。然而,AP的发射功率是固定的,而STA的分布并不均匀,从而导致STA密集地带的AP关联的STA数量较多,相反,其他AP关联的STA数量较少甚至不存在。这种关联的不均衡性最终会导致网络资源的浪费、网络有效带宽的下降。

参考文献

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