AP的位置和信道分配优化专题报告-李晓峰(2)

2020-02-21 00:09

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问题已经制定了ILP总和最大化在每个传输需求点出现的信号。ILP问题制定了包括无信道分配问题的信道干扰;一般WLAN设计方法在大规模无线局域网的服务领域的解释。同时提出优化算法,以最大限度地提高覆盖范围和整体信号质量。然而,当接入点安装在无线局域网服务领域支持的移动主机很多时,不仅需要考虑覆盖面,而且接入点之间的负载平衡也应予以考虑,因为的活动主机连接到AP的数量会影响WLAN的网络性能。例如,当每个WLAN服务区有一个主机上有不同的人口流动,一个AP到其中一个连接可能出现挤塞,而其他邻近的接入点,移动主机的用户很多也没有空闲。基本的IEEE802.11媒体访问机制称为分布式协调功能(DCF),并基于CSMA/CD(载波侦听/冲突检测)协议来避免冲突。因此,信道的利用率代表着一个AP在WLAN服务区的网络性能,带宽提供给每一个用户将减少了用户数量在一样的媒介竞争的AP。

这个问题在移动主机和动态的用户在无线服务领域可能经常发生,因此,在无线局域网接入点应安装应使网络性能最大化,这样提供的最大吞吐量被分发到每个请求接入点的用户。本文中,我们提出了一个接入点放置在无线局域网和渠道分配的优化方法,以最大限度地减少信道的利用率。

三、 AP的布置和信道分配问题 1、 假设条件

为了简化问题,我们假设以下条件有关的传输需求,无线局域网的服务领域,APS。 一个点集的传输需求,Nd:求点定义了一个无线局域网服务范围测量信号来自于AP,或流量需求的估计或用户欢迎程度。例如,1×1m2代表了传输需求点。

每个传输平均需求的体积需求点:摘要:在每个的需求点、传输需求,给出实测传输量或估算主机。每一个需求点都将被指定给一个AP。

一个AP的候选点集,Na:候选点集将在这里给出安装接入点。对于一个给定的需求点,候选指定AP的位置点。这样,每一个需求点连接到至少一个AP。最大数量的APS可以安装在同一地区(IEEE 802.11b),每个三AP使用同一个非重叠信道。

信号矩阵,S = (Sij):信号噪比(信噪比)值,sij,其需求点从AP的 i点J点给出。假设我们产生了一个AP分配图和一个指定的信道,其将在使用过程中形成的ILP。

AP配图,G=(N ; E)

节点(N)由一套需求点,Nd、一组候选集APs、Na。

如果j(sij)大于阈值i,那么i和其中一个候选集APs连接在一起。

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信道分配图,ga=(Na;Ea)

如果一个接入点连接在接入点之间的信道存在干扰距离,非重叠信道则会自动分配以确保其性能不会降低。

2、 问题描述

根据不同的问题设计WLAN服务在每个区域的用户密度是找到最佳位置的APS与非重叠信道可用带宽,这样在每个WLAN服务领域中达到覆盖范围的最大化。

在本小节,我们在满足业务需求下制定最小化问题信道的利用率最高的AP。 根据此前的问题制定,定义变量和常量:

xij:二进制变量,如果点i被分配到AP j为1,否则为0。 cki:二进制变量,如果k信道分配到AP i为1,否则为0。

Bj:APj提供的最大带宽(如在IEEE 802.11b的11 Mbps)。虽然容量在APj的信道将被定义为一个函数用户和他们的联系,但在本文中,该恒定带宽是由每个AP的一条信道提供的简化问题制定方案。

aj:二进制变量,如果AP j被选中则为1,否则返回0。 K:一组可用的信道。

α最大信道利用率。这个度量指标代表分配到APs的最大的业务负荷,这是实际衡量无线局域网网络性能,它解释了定性拥挤网络服务的领域。

AP配置的ILP规划和信道分配的问题应考虑业务需求:其被定义为扩展传统的拓扑设计问题,如下图所示:

图6

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图7

其目的(1)是尽量减少每个信道的最大利用。限制(2)状态的每个需求点应该被分配到一个AP。限制(3)条件需求点的总流量的需求应比无线链路由AP提供的带宽小。 限制(4)如果需求点i是与APj的连接则表示APj被选择。限制(5)表明一个信道应分配给所选的AP。限制(6)描述用最小的非重叠信道条件与信道的距离。

除了尽量减少信道的利用率,优化目标可能是减少APs的数量为最低成本(APS的总和最大化信号功率(

)。

)或

四、 绩效评估 1、 运行环境

我们使用CPLEX解决ILP制定的问题。

对于ARF功能,我们假设有11,5.5,2和1 Mbps的带宽建立连接, 当移动主机和小于160,270,400的AP的距离为550米,该频道干扰距离设置为550米每用户平均业务需求假设高达200 Kbps时,以及每个需求点的用户数量是随机分布在1和10。在业务需求点为用户数量x平均每个用户的传输需求。

2、 网络案例

在图示8中,我们找到了一组选定的APs和他们的信道减少的目标信道的利用率最高时有多少APs。

表一表明,伴随最小化的目标值a,在五个已选择APs中最高的信道利用率是1.64。然而,AP的数量可减少到四个,尽量减少与使用的APS数量,增涨目标值a(2.36)。如果xij变量是真实的,即在每个需求点移动主机可以选择不同的AP,从而优化业务需求并分配给

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APs,使得最高信道利用率(1.36)减小。

图8

这个例子的结果(其结果与xij的真值)

图9

3、 随机拓扑

由于很难获得有关的大规模营销的WLAN服务区域环境的所有信息,如需求点,用户区域环境普及,信号测量,业务需求预测,为了核查其方法,我们使用了一种普遍的网络拓扑。为了调查网络拓扑结构的总体性能 ,我们在200 x200随机产生的需求点和AP点,其中每个网格代表10x10平方米面积单位。

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图10

图11

在图10中,我们可以看到了由于业务需求候选接入点的数量增加,APs数量增加,a却降低了。 而图11可以看出,信道干扰不能使业务需求变高,选取最好的AP的设置的大

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