本發(fā)明涉及通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，特別是涉及排隊論，以及優(yōu)化理論。
背景技術(shù)：
：近年來，隨著市場需求和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，無線通信網(wǎng)絡(luò)正在融入并且改變著人們的日常生活方式，人們對無線寬帶接入的快捷性和便利性要求越來越高,傳統(tǒng)的無線接入技術(shù)主要是通過建設(shè)大量Wi-Fi來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，用戶通過Wi-Fi接入點(AccessPoint，AP)訪問無線網(wǎng)絡(luò)，但由于AP的覆蓋范圍十分有限，隨著用戶數(shù)量的激增，只能通過增加AP數(shù)量來擴大無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，但增加AP數(shù)量，不但網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成本大大增加，而且管理和維護難度相應(yīng)增大。WMN具有可靠性高、自組織、自愈和組網(wǎng)靈活等特性，容易實現(xiàn)Wi-Fi和Mesh技術(shù)的結(jié)合，只需要在傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上增加少量無線設(shè)備即可組網(wǎng)，而且可以兼容多種無線接入方式，不但提高了網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，而且可以明顯減小網(wǎng)絡(luò)建設(shè)代價,無線mesh網(wǎng)絡(luò)的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。因此，WMN在未來“無線城市”的建設(shè)中具有廣闊的發(fā)展前景，已成為產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注和研究的熱點問題。為實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的最大化利用，需對資源進行調(diào)節(jié)，在一個資源優(yōu)化模型中,各個變量的關(guān)聯(lián)關(guān)系通過目標(biāo)函數(shù)和約束條件的形式表達出來。正是這種緊密耦合關(guān)系,使得需采用集中式的算法來求解模型困難,因此便綜合考慮多個變量間的互相影響。然而,若通過對優(yōu)化模型數(shù)學(xué)變形能夠解除變量間的耦合,使得各變量獨立決定目標(biāo)函數(shù),則可得到各變量獨立優(yōu)化的分布式求解算法。根據(jù)這樣的思路,Chiang等人提出了網(wǎng)絡(luò)效益最大化理論,用以研究某些具有可分解特性的凸優(yōu)化問題的分布式解法，具體思想是,由于凸優(yōu)化問題可通過求解其拉格朗日對偶問題而解決,因此可利用拉格朗日乘子將原問題的約束條件松弛到目標(biāo)函數(shù)中構(gòu)建拉格朗日對偶問題。然后,根據(jù)對偶問題的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)進行分解,解除變量間的耦合關(guān)系,得到針對每個變量獨立優(yōu)化的分布式算法,從而適應(yīng)無中心制節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。因此，為實現(xiàn)無線mesh網(wǎng)絡(luò)高效的數(shù)據(jù)傳輸，有必要設(shè)計一種資源優(yōu)化機制，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)承載能力的提升。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：通過建立建立資源優(yōu)化分配模型和進行工程化等效求解，以及將工程化處理獲得的優(yōu)化解與通過建立資源優(yōu)化分配模型獲得的優(yōu)化解進行對比，并自適應(yīng)修正無線mesh網(wǎng)絡(luò)的資源優(yōu)化分配模型，實現(xiàn)無線mesh網(wǎng)絡(luò)的資源優(yōu)化管理。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟，如圖2所示：A、建立資源優(yōu)化分配模型；B、進行工程化等效求解；C、將工程化處理獲得的優(yōu)化解與通過建立資源優(yōu)化分配模型獲得的優(yōu)化解進行對比，并自適應(yīng)修正無線mesh網(wǎng)絡(luò)的資源優(yōu)化分配模型。所述步驟A中，具體為：當(dāng)無線mesh網(wǎng)絡(luò)采用層疊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時，min{maxi∈I[(0,(qip+aip-rip(α,β)))]+maxj∈J[0,(qjS+ajS-Σi∈IrijS(α,β))]}]]>s.t.rip(α,β)≥qip+aip-Qitar,]]>rip(α,β)≤qip+aip]]>α∈P,β∈B,β=[p1p(t),...,pnp(t),p11S(t),...,pn1S(t),...,p1mS(t),...,pnmS(t)]T]]>α=[b1p(t),...,bnp(t),b11S(t),...,bn1S(t),...,b1mS(t),...,bnmS(t)]T]]>B={α|bip(t)+Σj∈JbijS(t)≤Bi,bip(t),bijS(t)∈Z+,∀i∈I,j∈J}]]>P={β|Σk∈I\{i}Σj∈JpkjS(t)GkjPS≤Iitar,0≤pip(t)≤PiP,0≤Σi∈IpijS(t)≤PjS,∀i∈I,j∈J}]]>其中為在時隙t時PBi的信干噪比，為PBi的用戶與PBk的用戶之間的無線信道累計增益，為PBi的用戶與SBj的用戶之間的無線信道累計增益，為SBj的用戶與SBk的用戶之間的無線信道累計增益，為在時隙t時PBi的傳輸功率，為在時隙t時SBj在PBk所屬的RB內(nèi)的傳輸功率，為屬于PBi的信道的熱噪聲功率，α為帶寬向量，β為傳輸功率向量，為在時隙t的起始時刻PBi的緩存中的隊列長度，為在時隙t的PBi的緩存中的業(yè)務(wù)到達量，為在時隙t的起始時刻SBj的緩存中等待被服務(wù)的業(yè)務(wù)量，為時隙t的SBj的緩存中的業(yè)務(wù)到達量，為時隙t的PBi的緩存中待被服務(wù)的業(yè)務(wù)量，為時隙t的SBj的緩存中待被服務(wù)的業(yè)務(wù)量，為PBi的最大傳輸功率容量，為最小QoS約束門限值，為SBi的目標(biāo)干擾量，即為SBi中用戶的潛在干擾，RB為頻率資源塊(180KHZ*1ms)，Bi為在時隙t分配給PBi用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞B上限，為在時隙t時PBi與SBj共享的RB數(shù)目，ω為構(gòu)成單個RB所需帶寬，為PBi與SBj之間信道的熱噪聲功率，PBi為第i個主基站，SBj為第j個從基站。所述步驟A中，當(dāng)無線mesh網(wǎng)絡(luò)的采用隨機接入機制，且網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)的服務(wù)模型為M/G/1時，相應(yīng)的優(yōu)化模型為：min{maxi∈I[(0,(qip+aip-rip(α,β)))]+maxj∈J[0,(qjS+ajS-Σi∈IrijS(α,β))]}]]>s.t.rip(α,β)≥qip+aip-Qitar,]]>rip(α,β)≤qip+aip]]>β∈P,α∈B,B={α|bip(t)+Σj∈JbijS(t)≤Bi,bip(t),bijS(t)∈Z+,∀i∈I,j∈J}]]>P={β|Σk∈I\{i}Σj∈JpkjS(t)GkjPS≤Iitar,0≤pip(t)≤PiP,0≤Σi∈IpijS(t)≤PjS,∀i∈I,j∈J}]]>Σk∈I\{i}Σj∈JpkjS(t)GkjPS≤Iitar]]>其中為SBj的最大傳輸功率，PiP為PBi的最大傳輸功率。所述步驟A中，當(dāng)無線mesh網(wǎng)絡(luò)的采用隨機接入機制，且網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)的服務(wù)模型為M/M/1時，相應(yīng)的優(yōu)化模型為：min{maxi∈I[(0,(qip+aip-rip(α,β)))]+maxj∈J[0,(qjS+ajS-Σi∈IrijS(α,β))]}]]>s.t.rip(α,β)≥(qip+aip-Qitar1+exp[-2(ωBi·SINRiP(p)-qip-aip+Qitar+ωBiωBi)]),]]>rip(α,β)≤qip+aip]]>β∈P~,α∈B~,]]>P~={β|Σk∈I\{i}Σj∈JpkjSGkjPS≤(Iitar1+exp[-2(ωBi·SINRiP(p)-qip-aip+Qitar+ωBiωBi)]·)}]]>B~={α|bip+(11+exp[-2(ωBi·SINRiP(p)-qip-aip+Qitar+ωBiωBi)]·)·Σj∈JbijS≤Bi}.]]>所述步驟B中，具體為：minQmaxP+QmaxS]]>s.t.rip(α,β)≥[11+exp[-2(ωBi·SINRip(p)-qip-aip+Qitar+ωBiωBi)]](qip+aip-Qitar),]]>rip(α,β)≤qip+aip]]>qip+aip-rip(α,β)≤QmaxP]]>qjS+ajS-Σi∈IrijS(α,β)≤QmaxS]]>Σi∈IrijS(α,β)≤qjS+ajS]]>β∈P~,α∈B~,]]>P~={β|Σk∈I\{i}Σj∈JpkjSGkjPS≤(Iitar1+exp[-2(ωBi·SINRiP(p)-qip-aip+Qitar+ωBiωBi)]·)}]]>B~={α|bip+(11+exp[-2(ωBi·SINRiP(p)-qip-aip+Qitar+ωBiωBi)]·)·Σj∈JbijS≤Bi}]]>其中為PB的最大的最小QoS約束門限值，為SB的最大的最小QoS約束門限值。所述步驟C中，具體為：具體為：當(dāng)應(yīng)用需求為g時，將工程化處理獲得的優(yōu)化解與通過建立資源優(yōu)化分配模型獲得的優(yōu)化解進行對比，若二者的優(yōu)化解集合完全一致，則將該優(yōu)化解作為應(yīng)用需求g條件下的優(yōu)化解；若二者的優(yōu)化解集合不一致，則將工程化處理獲得的優(yōu)化解作為應(yīng)用需求g條件下的最終優(yōu)化解集合，并修正資源優(yōu)化分配模型中的無線mesh網(wǎng)絡(luò)的可調(diào)參數(shù)使其獲得工程化處理的優(yōu)化解集合，并將修正后的資源優(yōu)化分配模型作為下一個應(yīng)用需求g+1條件下的資源優(yōu)化分配模型；無線mesh網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求集合為G＝{1,2,...,g,g+1}，將在應(yīng)用需求集合G內(nèi)獲得的g+1個優(yōu)化解集合進行統(tǒng)計平均處理，并將該統(tǒng)計平均處理優(yōu)化解集合與獲得的g+1個優(yōu)化解集合修正網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化分配模型，并將該模型作為下一次無線mesh網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的先驗資源優(yōu)化分配模型。附圖說明圖1無線mesh網(wǎng)絡(luò)的典型結(jié)構(gòu)示意圖圖2無線mesh網(wǎng)絡(luò)的資源分配優(yōu)化流程示意圖具體實施方式為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：第一步，建立資源優(yōu)化分配模型，具體為：當(dāng)無線mesh網(wǎng)絡(luò)采用層疊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時，min{maxi∈I[(0,(qip+aip-rip(α,β)))]+maxj∈J[0,(qjS+ajS-Σi∈IrijS(α,β))]}]]>s.t.rip(α,β)≥qip+aip-Qitar,]]>rip(α,β)≤qip+aip]]>α∈P,β∈B,β=[p1p(t),...,pnp(t),p11S(t),...,pn1S(t),...,p1mS(t),...,pnmS(t)]T]]>α=[b1p(t),...,bnp(t),b11S(t),...,bn1S(t),...,b1mS(t),...,bnmS(t)]T]]>B={α|bip(t)+Σj∈JbijS(t)≤Bi,bip(t),bijS(t)∈Z+,∀i∈I,j∈J}]]>P={β|Σk∈I\{i}Σj∈JpkjS(t)GkjPS≤Iitar,0≤pip(t)≤PiP,0≤Σi∈IpijS(t)≤PjS,∀i∈I,j∈J}]]>其中為在時隙t時PBi的信干噪比，為PBi的用戶與PBk的用戶之間的無線信道累計增益，為PBi的用戶與SBj的用戶之間的無線信道累計增益，為SBj的用戶與SBk的用戶之間的無線信道累計增益，為在時隙t時PBi的傳輸功率，為在時隙t時SBj在PBk所屬的RB內(nèi)的傳輸功率，為屬于PBi的信道的熱噪聲功率，α為帶寬向量，β為傳輸功率向量，為在時隙t的起始時刻PBi的緩存中的隊列長度，為在時隙t的PBi的緩存中的業(yè)務(wù)到達量，為在時隙t的起始時刻SBj的緩存中等待被服務(wù)的業(yè)務(wù)量，為時隙t的SBj的緩存中的業(yè)務(wù)到達量，為時隙t的PBi的緩存中待被服務(wù)的業(yè)務(wù)量，為時隙t的SBj的緩存中待被服務(wù)的業(yè)務(wù)量，為PBi的最大傳輸功率容量，為最小QoS約束門限值，為SBi的目標(biāo)干擾量，即為SBi中用戶的潛在干擾，RB為頻率資源塊(180KHZ*1ms)，Bi為在時隙t分配給PBi用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞B上限，為在時隙t時PBi與SBj共享的RB數(shù)目，ω為構(gòu)成單個RB所需帶寬，為PBi與SBj之間信道的熱噪聲功率，PBi為第i個主基站，SBj為第j個從基站。第二步，當(dāng)無線mesh網(wǎng)絡(luò)的采用隨機接入機制，且網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)的服務(wù)模型為M/G/1時，相應(yīng)的優(yōu)化模型為：min{maxi∈I[(0,(qip+aip-rip(α,β)))]+maxj∈J[0,(qjS+ajS-Σi∈IrijS(α,β))]}]]>s.t.rip(α,β)≥qip+aip-Qitar,]]>rip(α,β)≤qip+aip]]>β∈P,α∈B,B={α|bip(t)+Σj∈JbijS(t)≤Bi,bip(t),bijS(t)∈Z+,∀i∈I,j∈J}]]>P={β|Σk∈I\{i}Σj∈JpkjS(t)GkjPS≤Iitar,0≤pip(t)≤PiP,0≤Σi∈IpijS(t)≤PjS,∀i∈I,j∈J}]]>Σk∈I\{i}Σj∈JpkjS(t)GkjPS≤Iitar]]>其中為SBj的最大傳輸功率，為PBi的最大傳輸功率。第三步，當(dāng)無線mesh網(wǎng)絡(luò)的采用隨機接入機制，且網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)的服務(wù)模型為M/M/1時，相應(yīng)的優(yōu)化模型為：min{maxi∈I[(0,(qip+aip-rip(α,β)))]+maxj∈J[0,(qjS+ajS-Σi∈IrijS(α,β))]}]]>s.t.rip(α,β)≥(qip+aip-Qitar1+exp[-2(ωBi·SINRiP(p)-qip-aip+Qitar+ωBiωBi)]),]]>rip(α,β)≤qip+aip]]>β∈P~,α∈B~,]]>P~={β|Σk∈I\{i}Σj∈JpkjSGkjPS≤(Iitar1+exp[-2(ωBi·SINRiP(p)-qip-aip+Qitar+ωBiωBi)]·)}]]>B~={α|bip+(11+exp[-2(ωBi·SINRiP(p)-qip-aip+Qitar+ωBiωBi)]·)·Σj∈JbijS≤Bi}]]>第四步，minQmaxP+QmaxS]]>s.t.rip(α,β)≥[11+exp[-2(ωBi·SINRip(p)-qip-aip+Qitar+ωBiωBi)]](qip+aip-Qitar),]]>rip(α,β)≤qip+aip]]>qip+aip-rip(α,β)≤QmaxP]]>qjS+ajS-Σi∈IrijS(α,β)≤QmaxS]]>Σi∈IrijS(α,β)≤qjS+ajS]]>β∈P~,α∈B~,]]>P~={β|Σk∈I\{i}Σj∈JpkjSGkjPS≤(Iitar1+exp[-2(ωBi·SINRiP(p)-qip-aip+Qitar+ωBiωBi)]·)}]]>B~={α|bip+(11+exp[-2(ωBi·SINRiP(p)-qip-aip+Qitar+ωBiωBi)]·)·Σj∈JbijS≤Bi}]]>其中為PB的最大的最小QoS約束門限值，為SB的最大的最小QoS約束門限值。第五步，將工程化處理獲得的優(yōu)化解與通過建立資源優(yōu)化分配模型獲得的優(yōu)化解進行對比，并自適應(yīng)修正無線mesh網(wǎng)絡(luò)的資源優(yōu)化分配模型，具體為：當(dāng)應(yīng)用需求為g時，將工程化處理獲得的優(yōu)化解與通過建立資源優(yōu)化分配模型獲得的優(yōu)化解進行對比，若二者的優(yōu)化解集合完全一致，則將該優(yōu)化解作為應(yīng)用需求g條件下的優(yōu)化解；若二者的優(yōu)化解集合不一致，則將工程化處理獲得的優(yōu)化解作為應(yīng)用需求g條件下的最終優(yōu)化解集合，并修正資源優(yōu)化分配模型中的無線mesh網(wǎng)絡(luò)的可調(diào)參數(shù)使其獲得工程化處理的優(yōu)化解集合，并將修正后的資源優(yōu)化分配模型作為下一個應(yīng)用需求g+1條件下的資源優(yōu)化分配模型；無線mesh網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求集合為G＝{1,2,...,g,g+1}，將在應(yīng)用需求集合G內(nèi)獲得的g+1個優(yōu)化解集合進行統(tǒng)計平均處理，并將該統(tǒng)計平均處理優(yōu)化解集合與獲得的g+1個優(yōu)化解集合修正網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化分配模型，并將該模型作為下一次無線mesh網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的先驗資源優(yōu)化分配模型。本發(fā)明提出了一種無線mesh網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，通過建立建立資源優(yōu)化分配模型和進行工程化等效求解，以及將工程化處理獲得的優(yōu)化解與通過建立資源優(yōu)化分配模型獲得的優(yōu)化解進行對比，并自適應(yīng)修正無線mesh網(wǎng)絡(luò)的資源優(yōu)化分配模型，實現(xiàn)無線mesh網(wǎng)絡(luò)的資源優(yōu)化管理。當(dāng)前第1頁1 2 3