多跳无线网络中路径端到端容量的准确计算
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国家自然科学基金(61002032); 国家教育部博士点基金(20094307110004)


Accurate Calculation of End-to-End Throughput Capacity for Wireless Multi-Hop Networks
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    摘要:

    多跳无线网络中路径的端到端容量,是指业务在该路径上的端到端吞吐量所能达到的最大值.获取该信息有非常重要的意义,同时也是很有挑战性的工作.目前,已有的工作在计算端到端容量时,要么假设路径上各跳链路间获得了完美的同步,无线资源在竞争链路间平均分配,这种方法忽略了多跳路径中由隐藏节点引起的碰撞,获得的结果与实际测试结果有较大的差异;要么通过复杂的非线性方程组的求解来计算端到端容量,在较大规模的无线网络中,这种方法的实用性又受到限制.首先,完成对基于IEEE 802.11的多跳无线路径中由隐藏节点引起碰撞概率的准确数学表达;然后,利用最优化问题来分析多跳路径中各跳链路间的竞争问题,进而建立了准确、简便的端到端容量计算方法.而且,该方法还考虑了无线网络中多速率传输的情况.仿真结果表明,该方法显著提高了端到端容量计算结果的准确度,并且复杂度低、易于实现,具有很好的应用前景.

    Abstract:

    To determine the end-to-end throughput capacity of IEEE 802.11-based wireless networks, existing works used a simplistic approach to divide the 1-hop throughput capacity by the number of contending links in the bottleneck region, which has is limited in terms accuracy, and relies on complicated non-linear equations. This makes it impractical to solve for a large number of hops. This paper presents an optimization methodology to analytically calculate the end-to-end throughput capacity of IEEE 802.11-based chain-topology wireless networks. The calculation considers the interference due to neighboring nodes and assesses the impact of hidden node collision as well as multi-rate terminals (i.e., nodes can transmit at different rates) on throughput capacity. The proposed methodology provides a very accurate calculation of the end-to-end throughput capacity when compared to existing works, and yet, is more practical to implement. With extensive simulation experiments, the study verifies the analysis and validates the proposed methodology.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

刘少阳,赵海涛,魏急波,王杉.多跳无线网络中路径端到端容量的准确计算.软件学报,2013,24(1):164-174

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  • 收稿日期:2011-05-31
  • 最后修改日期:2012-04-09
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  • 在线发布日期: 2012-12-29
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