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基于替代原理的无线网状网网关部署问题研究

计算机学报 2016年第6期39卷 1120-1134页

作者：黄书强王高才张震徐勇军安竹林邓玉辉李阳暨南大学网络与教育技术中心广州510632 广西大学计算机与电子信息学院南宁530004 暨南大学信息科学技术学院广州510632 中国科学院计算技术研究所北京100086

几何K中心网关部署问题是无线网状网拓扑优化中一个难题,将几何K中心网关部署问题转化为节点K中心问题进行求解是一种可行的方法,但是转化过程产生的大量虚拟节点扩大了网络节点规模,从而降低了求解效率和效果.为了缩减虚拟网络规模,文... 详细信息

几何K中心网关部署问题是无线网状网拓扑优化中一个难题,将几何K中心网关部署问题转化为节点K中心问题进行求解是一种可行的方法,但是转化过程产生的大量虚拟节点扩大了网络节点规模,从而降低了求解效率和效果.为了缩减虚拟网络规模,文中结合无线Mesh网络拓扑结构和邻接节点的包含关系,提出了基于拓扑学的替代原理,并分析和证明了该理论的完备性.首先将平面中不可列的节点按连通性分成有限类,并将不同的类视为虚拟节点加入到原来的无线Mesh网络中,形成新的虚拟网络.然后利用多阶替代原理剔除大量的冗余节点,获得一个与原虚拟网络等价但规模很小的替代网络.最后设计了基于替代网络的遗传算法(GASK)求解该问题.实验仿真结果和分析表明,替代原理能充分优化网络结构并缩小虚拟网络规模,基于替代网络的遗传算法能够获得更优的覆盖半径,其求解效果、效率和稳定性均优于传统算法.

关键词：无线Mesh网络网关部署几何K中心虚拟节点替代原理

融合信道分配的无线Mesh网络多目标网关部署

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计算机研究与发展 2015年第8期52卷 1831-1841页

作者：赵传信陈付龙王汝传赵诚罗永龙安徽师范大学数学计算机科学学院安徽芜湖241000 南京邮电大学计算机学院南京210003

信道分配和网关部署是无线Mesh网络规划面临的重要挑战,作为影响网络性能的关键问题,传统上针对它们的研究都是独立的.为了有效结合二者规划网络,提升网络性能,提出了一种无线Mesh网络联合信道分配和网关部署策略,综合考虑了最小化链路... 详细信息

信道分配和网关部署是无线Mesh网络规划面临的重要挑战,作为影响网络性能的关键问题,传统上针对它们的研究都是独立的.为了有效结合二者规划网络,提升网络性能,提出了一种无线Mesh网络联合信道分配和网关部署策略,综合考虑了最小化链路冲突量和网关部署代价,在部署网关过程中有效地分配信道以消减无线链路间干扰.利用链路冲突量衡量网关附近节点流量聚集的特征,使用基于多目标粒子群算法来优化信道分配和选择部署网关,在信道分配和网关选择已定的情况下构建了负载均衡的转发树.仿真结果表明,相对于基于平面网络的均衡信道分配网关部署算法,该算法可以有效降低网络干扰、优化网络性能、减少节点路径长度,实现了网关间的负载均衡.

关键词：无线Mesh网络网关部署信道分配链路冲突量粒子群算法负载均衡

5G-卫星集成网络中控制器与网关可靠部署策略

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空军工程大学学报（自然科学版） 2021年第3期22卷 68-73页

作者：陈金涛梁俊刘波谢宝华空军工程大学信息与导航学院西安710077

基于SDN架构的5G-卫星集成网络将是提供全球覆盖和宽带通信最有潜力的方案之一。在该集成网络中,控制器和网关的有效部署是提高网络可靠性、降低时延的关键。虽然控制器和网关部署可以独立求解,但控制器与网关部署的紧耦合特性使得联合... 详细信息

基于SDN架构的5G-卫星集成网络将是提供全球覆盖和宽带通信最有潜力的方案之一。在该集成网络中,控制器和网关的有效部署是提高网络可靠性、降低时延的关键。虽然控制器和网关部署可以独立求解,但控制器与网关部署的紧耦合特性使得联合部署更有现实意义。分析并建模了5G-卫星集成网络中SDN控制器与卫星网关联合部署的问题,提出了一种基于最大化网络可靠性的控制器与网关联合部署策略,设计了基于模拟退火与粒子群的混合算法。仿真结果表明:与枚举算法、双重模拟退火算法(SASA)等现有算法相比,文中提出的算法具有更低的时间复杂性,并将进一步降低了平均控制时延,提高了网络健壮性。

关键词：软件定义网络(SDN) 集成网络 5G 控制器部署网关部署

基于微分进化的信息物理融合系统网关优化部署方法

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电子与信息学报 2016年第1期38卷 195-201页

作者：杨京礼许永辉魏长安姜守达哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨150080

为解决信息物理融合系统下无线传感器网络接入互联网的问题,该文提出一种基于微分进化的网关优化部署方法。该方法以最小化网关覆盖半径和负载平衡水平为优化目标,利用微分进化算法寻找网关优化部署方案,通过自适应反向搜索、动态参数... 详细信息

为解决信息物理融合系统下无线传感器网络接入互联网的问题,该文提出一种基于微分进化的网关优化部署方法。该方法以最小化网关覆盖半径和负载平衡水平为优化目标,利用微分进化算法寻找网关优化部署方案,通过自适应反向搜索、动态参数调整等方法保障寻优过程的种群多样性,解决几何K中心下的网关部署问题。仿真实验结果表明,该方法具备良好的全局寻优能力和收敛速度,能够在缩小网关集覆盖半径的前提下,进一步平衡各网关之间的负载水平,提高信息物理融合系统的网络QoS水平。

关键词：信息物理融合系统微分进化网关部署覆盖半径负载平衡

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基于流量模式和网络拓扑的网关部署算法

计算机应用研究 2021年第9期38卷 2777-2781页

作者：黄启嵩曹霑懋华南师范大学计算机学院广州510631

多并发流所引起的网络负载不均衡是无线网状网(wireless Mesh network,WMN)面临的一个挑战,部署网关是一种能缓解竞争节点负载的可行方案。针对这一问题,提出基于流量模式和网络拓扑的启发式网关部署算法。该算法利用节点在多种流量模... 详细信息

多并发流所引起的网络负载不均衡是无线网状网(wireless Mesh network,WMN)面临的一个挑战,部署网关是一种能缓解竞争节点负载的可行方案。针对这一问题,提出基于流量模式和网络拓扑的启发式网关部署算法。该算法利用节点在多种流量模式下所承载流量的平均值来估算节点的网络负载,并基于节点的网络负载和位置来选择网关,再根据特定的计算,分配节点给已知网关所管理的簇。实验结果表明,在不同流量模式和网络资源配置下,该算法均能有效地提高网络吞吐量、降低端到端延迟、减少路径长度。

关键词：无线网状网网关部署网络拓扑流量模式节点分簇

一种无线Mesh网络几何K中心网关部署求解方法

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计算机学报 2013年第7期36卷 1475-1484页

作者：黄书强王高才张震邓玉辉周继鹏陈庆麟李阳暨南大学网络与教育技术中心广州510632 广西大学计算机与电子信息学院南宁530004 暨南大学信息科学技术学院广州510632

目前无线Mesh网络中几何K中心网关部署问题没有得到很好地解决,该问题可以归结为在给定的几何平面上部署合适的网关节点,以满足覆盖条件的同时提高网络服务质量.为解决该问题,文中首次提出了极大备选区域的思想和生成算法.根据网络拓扑... 详细信息

目前无线Mesh网络中几何K中心网关部署问题没有得到很好地解决,该问题可以归结为在给定的几何平面上部署合适的网关节点,以满足覆盖条件的同时提高网络服务质量.为解决该问题,文中首次提出了极大备选区域的思想和生成算法.根据网络拓扑和单位覆盖圆的性质,将节点的平面区域按照连接性能的差异划分为不同的备选区域,并筛选出功能最完备的极大备选区域作为虚拟节点,插入到原始的Mesh网络图中,生成一个新的网络拓扑图,从而将几何K中心问题转化为传统的节点K中心问题.然后以最小最大跳数为优化目标,利用改进的遗传算法对该问题进行求解.与Kmeans算法进行比较,遗传算法具有较好的网关中心聚类效果.研究结果表明,文中所述方法可以较好地解决几何K中心网关部署问题.

关键词：无线Mesh网络网关部署几何K中心备选区域

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路边停车检测物联网系统网关部署算法

计算机技术与发展 2023年第11期33卷 91-98页

作者：郭小红张足生李文杰卢曜杰柴浩镈东莞理工学院网络空间安全学院广东东莞523808

路边停车检测物联网依靠网关实现传感器节点和远程服务器的双向连接,网关节点的合理部署是保证网络连通性的关键。路边停车检测物联网具有一些显著特征:传感器节点呈线状分布且地理位置已知;网关部署位置受限,通常部署在路边灯柱上。然... 详细信息

路边停车检测物联网依靠网关实现传感器节点和远程服务器的双向连接,网关节点的合理部署是保证网络连通性的关键。路边停车检测物联网具有一些显著特征:传感器节点呈线状分布且地理位置已知;网关部署位置受限,通常部署在路边灯柱上。然而,现有算法大都没有考虑这些特征。为此,该文研究路边停车检测物联网系统的网关部署算法,将该网关部署问题建模为集合覆盖,选取含最少数量子集的网关覆盖集合,实现对传感器节点的全覆盖。该文提出了一种线状部署算法,将路网中的传感器节点和网关候选点转换成线状序列,采用按序迭代搜索策略寻求最小网关集合。与多个已有算法进行对比实验,结果表明该算法在不同规模传感器下能有效地降低网关部署成本及覆盖冗余,且算法时间复杂度低。

关键词：智能交通物联网停车检测传感器节点网关部署覆盖

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星地融合网络中的网关部署和路由研究

星地融合网络中的网关部署和路由研究

作者：杨钦钦重庆邮电大学

学位级别：硕士

星地融合网络（Satellite-Terrestrial Integrated Networks,STIN）具有广覆盖、大容量、高可靠的优势,可以为不断增长的新业务提供快速高效的无线接入服务,是实现通信全球化的重要方式。然而,STIN存在异构性、多路径、网络结构复杂、... 详细信息

星地融合网络（Satellite-Terrestrial Integrated Networks,STIN）具有广覆盖、大容量、高可靠的优势,可以为不断增长的新业务提供快速高效的无线接入服务,是实现通信全球化的重要方式。然而,STIN存在异构性、多路径、网络结构复杂、拓扑时变性等问题,使得网络可靠性降低。网关可以有效连接和融合异构网络,其部署位置和路径选择将会影响网络可靠性。因此,论文针对STIN中的网关部署和路由进行研究,具体包括以下两个方面:1.在STIN中的网关部署研究中,针对时变的链路和失效的节点将会影响异构网络连通性的问题,研究了在时延约束下的网关可靠部署。首先,构建了由地球静止轨道卫星、网关、交换机组成的网络模型。接着,联合考虑流量分布概率和网络连通概率定义了网络可靠性指标,采用迪杰斯特拉算法选择路径,将网关部署问题建模为在传播时延约束下最大化网络可靠性。随后,提出了一种基于离散粒子群的智能网关部署（Discrete Particle Swarm Optimization-based Intelligent Gateway Placement,DPSO-IGP）算法。在DPSO-IGP算法中,利用改进的K均值方法缩小搜索范围,采用DPSO算法确定可靠性最高的网关位置。仿真结果表明,所提出的DPSO-IGP算法可以降低时延,提高网络可靠性。2.在STIN中的路由研究中,针对卫星网络拓扑频繁变化和多路径问题,研究了双层卫星网络中的多路径选择。首先,构建了由地球静止轨道卫星、低轨卫星和地面节点组成的网络模型。在此基础上,地面节点选择距离最短的低轨卫星接入到网络,构建链路代价优化的目标函数。然后,提出了一种保证可靠性的多路径路由（Multi-Path Routing with Guaranteed Reliability,MPR-GR）算法。在MPR-GR算法中,通过时延、跳数和剩余带宽来选择最佳下一跳卫星节点,采用节点不相交的方案搜索保障可靠性的多路径。仿真结果表明,MPR-GR算法能够提高网络吞吐量,降低丢包率和时延。

关键词：星地融合网络网关部署路由可靠性时延

干扰约束和负载均衡的无线Mesh网络网关部署策略

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计算机学报 2012年第5期35卷 883-897页

作者：吴文甲杨明罗军舟王维东南大学计算机科学与工程学院南京211189

网关部署是无线Mesh网络规划面临的重要挑战之一.在Mesh路由器(MR)已完成部署的前提下,如何计算同时满足网络性能要求和用户流量需求的最小网关(GW)集合,已经被证明是一个NP-hard问题.文中提出了一种满足干扰约束和支持负载均衡的网关... 详细信息

网关部署是无线Mesh网络规划面临的重要挑战之一.在Mesh路由器(MR)已完成部署的前提下,如何计算同时满足网络性能要求和用户流量需求的最小网关(GW)集合,已经被证明是一个NP-hard问题.文中提出了一种满足干扰约束和支持负载均衡的网关部署策略ICLB-GPS,在部署网关时消减链路干扰并实现网关负载均衡.ICLB-GPS策略综合网关选择、转发树构建和转发树间的节点迁移来完成负载均衡的网关部署,主要包含覆盖重叠和干扰消减的网关选择、基于树间节点迁移的网关负载均衡两个算法.仿真实验将ICLB-GPS算法与其它算法在网关数量、MR-GW路径长度、链路干扰程度及负载均衡指数方面进行比较,其结果表明该算法在不增加部署成本,不提高MR-GW路径长度的情况下,消减了链路干扰,实现了网关负载均衡.

关键词：无线Mesh网络网关部署负载均衡干扰约束