IAP放置和信道分配在无线局域网的优化.docVIP

在无线局域网中AP的位置和信道分配的优化 摘要——设计一个无线局域网络（WLAN）需要有一个确定的最优配置接入点（AP）和分配给他们的渠道。无线局域网在室外以及室内环境的服务都应当以达到最大的覆盖范围和吞吐量来设计。为了提供无线局域网服务领域的最大覆盖范围，应安装接入点，使得测量信号的总和在每个传输需求点都达到最大化。然而，当用户连接一个无线AP与其他人共享同一个信道带宽时，应当仔细衡量接入点间的负载平衡，考虑吞吐量的大小并根据用户流量大小来分配信道带宽。在本文中，我们提出了一个AP的放置的优化方法，为无线局域网的信道分配制定一个最佳整数线性规划（ILP）。该优化目的是在WLAN热点服务领域中最大限度的降低信道的利用率。模拟结果表明，该方法找出AP最佳的位置和渠道，最大限度地减少信道的利用率。 索引词——-网络设计，无线局域网，IEEE 802.11b，负载平衡，ILP，优化。 导言 尽管无线局域网[1]的目的是为不具备传统的有线局域网服务的楼宇提供局域网连接，它开始支持移动电脑在一幢房子或是一校园的连接。一般来说，无线局域网属于无照经营工业，科学，医学（ISM）工作在915HZ，2.4KHZ，5KHZ频段。无线局域网的第一个版本，仅提供高达2Mbps的速率，它允许在直接序列或跳频扩频在2.4 GHz的红外频率中使用操作或功能。然而，在IEEE 802.11直接序列扩频修改后的版本中，IEEE 802.11b在2.4gHZ频段中已提供高速率高达11Mbps WLAN服务。最近，高速率无线局域网标准IEEE新版本802.11a在5 GHz的UNII频带可以提供高达54 Mbps的服务。 WLANs由移动电脑与网络适配器(NAs)和存取点(APs)连接由具有高速有线局域网接连而构成。当WLANs被用于室内环境,如在一幢建筑里,其使用一直延伸到室外环境中的因特网接入服务，如在校园内或在街道上。 设计无线局域网的服务，最重要的事情是要确定接入点应设在哪里，促使覆盖面和服务范围的吞吐量达到最大化。因此，无线局域网服务的设计过程将是由以下步骤.. 1）需求的地区的地图估算：无线服务区将用户的需求传达给互联网服务提供商（ISP）。然后，互联网服务供应商应该通过调查得出的墙壁或障碍的物理空间中的服务区的完整地图。服务区地图将被划分为更小的需求点，在那里从AP和用户数量或传输需求来估计信号的测量是。例如，需求点可以是一个1×1平方米的面积。 2）选择候选AP的位置:由于AP的物理位置可能会受到限制,要受到连接到有线局域网，电源，安装和管理费用方面的影响，互联网服务供应商将选择候选地点接入点（APS）。 3）信号在服务方面的需求点测量：为了提供最大的覆盖范围和吞吐量，在每一个需求点信号测量或估计应保证阈值大于最小率。例如，在IEEE802.11b中自动速率回退（ARF）的功能是将提供诸如根据接入点和移动计算机之间的距离设置为1/2/5.5/11Mbps不同的速率。此外，由于障碍波将改变信号的功率，即使有两个点位于相同距离AP，信号功率有可能不同。所以为了提供最大的服务覆盖范围，信号测量过程是很重要的。 4）无信道干扰决定AP：在一般情况下，根据服务区和信号测量信息的地图，互联网服务供应商将决定AP的最佳位置，以满足用户的传输需求和最低成本的性能指标。IEEE802.11b中，如果一个AP把使用的相同的频道分配给邻近的AP，信道干扰无线局域网的性能会大幅下降。因此，定义邻近点应该使用不同频道的最小距离的信道，以避免不同频道的信道干扰。在决定APs时，,通常情况下提高WLAN服务范围的优化目标是最大化整个需求点信号的总和。 5）重新配置接入点和带反馈信息的渠道：接入点安装后，互联网服务供应商将收集APS和运用统计呼入/呼出每个AP的流量。为了提高无线局域网服务新的AP可能被安装在拥挤的地方，或者闲置的AP可能会转移到其他地区；此外,指定频道可能重新避开干扰。研究表明已经有许多研究已在蜂窝网络的容量规划，但AP在安置和信道分配无线局域网近期才开始起步[2]。传统的面向无线局域网的覆盖面的设计方法只解决如何提供的每一个无线服务区的最大信号。在[3]，覆盖面为导向的WLAN设计问题已经制定了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； [4]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[5]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