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)：

隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，人們對802.11a/b/g等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有了更加深入的研究，Mesh網(wǎng)絡(luò)也在消費者、企業(yè)界以及云計算領(lǐng)域中引發(fā)了廣泛關(guān)注。WMN技術(shù)具有支持多跳連接、網(wǎng)絡(luò)部署靈活、覆蓋范圍廣以及高傳輸速率等特點，目前，已經(jīng)普遍被業(yè)界認(rèn)為是下一代無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一個重要的研究方向。

WMN是移動AdHoc網(wǎng)絡(luò)的一種延伸形態(tài)，但兩者又存在差異，WMN和移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)連接方式的不同。WMN中，節(jié)點具有兩種功能:一是對等節(jié)點之間交換數(shù)據(jù)；二是作為接入網(wǎng)關(guān)，通過特定的網(wǎng)關(guān)節(jié)點，把WMN接入Internet。各種通信設(shè)備都可以通過有線或者無線接入Mesh路由器，進(jìn)而接入WMN。此外，Mesh路由器中的路由或者網(wǎng)關(guān)接入功能能把現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)，如移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)、WiFi等，接入到WMN，進(jìn)而接入到Internet。因此，通過WMN用戶能夠獲得單一網(wǎng)絡(luò)無法提供的服務(wù)。

無線多模網(wǎng)關(guān)和客戶端一起可以組成無線Mesh網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)關(guān)間可以通過WiFi(2.4GHz)、340MHz等無線設(shè)備互連，組成自組織網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點間互為備份。無線多模網(wǎng)關(guān)可以通過3G網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)接入Internet或者選擇其它網(wǎng)關(guān)節(jié)點作為接入網(wǎng)關(guān)?？蛻舳丝梢酝ㄟ^有線網(wǎng)的方式接入無線多模網(wǎng)關(guān)，從而通過無線Mesh網(wǎng)絡(luò)把客戶端接入Internet。另外，無線多模網(wǎng)關(guān)會根據(jù)傳輸內(nèi)容自適應(yīng)地選擇傳輸方式，從而做到兼顧傳輸效率和傳輸帶代價，無線網(wǎng)關(guān)部署示意圖如圖1所示。

因此為提升無線mesh網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力，有必要設(shè)計一種高效的網(wǎng)關(guān)優(yōu)化布置方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：通過建立網(wǎng)關(guān)間距離優(yōu)化模型和優(yōu)化設(shè)置吞吐量和信道利用率，實現(xiàn)無線mesh網(wǎng)絡(luò)的資源利用效能提升。

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、建立網(wǎng)關(guān)間距離優(yōu)化模型；

B、優(yōu)化設(shè)置網(wǎng)關(guān)吞吐量和信道利用率，并建立云服務(wù)資源預(yù)測模型。

所述步驟A中，使用無線mesh網(wǎng)絡(luò)作為云計算的信息傳輸體系，其網(wǎng)關(guān)間距離優(yōu)化模型：

I_i∈{0,1}

其中I_i為決策變量，若存在無線mesh路由器作為網(wǎng)關(guān)設(shè)備則I_i＝1，反之則I_i＝0，v_i為路由器標(biāo)識，V為路由器集合，v_igw為網(wǎng)關(guān)標(biāo)識，Γ_i,igw為決策變量，若v_i被分配給v_igw，則Γ_i,igw＝1，反之則Γ_i,igw＝0，h_i,igw為無線mesh路由器與網(wǎng)關(guān)之間的傳輸跳數(shù)，為決策變量，若v_i與v_igw之間的數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)過路由器v_k則反之則IGW為網(wǎng)關(guān)集合，為網(wǎng)關(guān)設(shè)備間的傳輸跳數(shù)，igw(i)∈IGW,igw(k)∈IGW，D_QoS為延遲約束門限，R_QoS為中繼負(fù)載約束門限，C_QoS為簇規(guī)模約束門限，δ為網(wǎng)絡(luò)中v_igw最小使用數(shù)目。

所述步驟B中，網(wǎng)關(guān)吞吐量為信道利用率為其中B_max為單個RTT傳輸分配的最大時隙數(shù)，T為RTT時間，N為單個超幀中的數(shù)據(jù)包，R為超幀數(shù)目，J為碰撞的數(shù)據(jù)包數(shù)目，為第m個超幀中在隨機(jī)接入時隙期間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包數(shù)目，為第l個重傳超幀內(nèi)采用接入重傳的數(shù)據(jù)包數(shù)目，q_m為在超幀m的起始時刻移動終端隊列的數(shù)據(jù)包數(shù)目，tx(ψ^(p,R)＝K^(R))為在狀態(tài)中被使用的時隙數(shù)的期望，為的概率函數(shù)，x為被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包數(shù)目，N為移動終端隊列的數(shù)據(jù)包數(shù)目上限，Pr{ψ^(p,R)＝K^(R)}為網(wǎng)絡(luò)處于狀態(tài)的概率，l為重傳超幀標(biāo)識，為p+1個移動終端上的超幀l的時隙分配參數(shù)，為ψ^(p,R)的狀態(tài)空間集合，ψ^(p,R)為具有隨機(jī)狀態(tài)矢量的隱馬爾科夫鏈，為二項分布概率密度函數(shù)，P_tx為單個epoch內(nèi)移動終端的數(shù)據(jù)發(fā)送概率，

所述步驟B中，云服務(wù)資源預(yù)測機(jī)制為：a.獲取虛擬資源使用的歷史數(shù)據(jù)，并形成離散時間序列M(t)；b.對M(t)進(jìn)行小波分解，設(shè)置小波分解尺度，將歷史數(shù)據(jù)分解為多尺度分量；c.將多尺度分量進(jìn)行歸一化處理，為歸一化資源序列，m_i為原始資源序列，m_min≤m_i≤m_max；d.將原始資源序列分解為訓(xùn)練樣本集和測試樣本集，采用交叉驗證法來確定多尺度分量的維度，并根據(jù)維度信息來確定SVM的輸入量和輸出量；e.利用上一步經(jīng)過優(yōu)化的參數(shù)對模型訓(xùn)練集進(jìn)行學(xué)習(xí)，建立預(yù)測模型，并對測試集進(jìn)行預(yù)測；f.使用m_i＝m_i′·(m_max-m_min)+m_max對多尺度分量的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行反歸一化處理；g.將歸一化后的各尺度分量進(jìn)行小波重構(gòu)，并輸出所需預(yù)測結(jié)果。

附圖說明

圖1無線網(wǎng)關(guān)部署示意圖

圖2無線mesh網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)優(yōu)化布置流程示意圖

具體實施方式

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

第一步，建立網(wǎng)關(guān)間距離優(yōu)化模型，優(yōu)化模型具體為：

I_i∈{0,1}

其中I_i為決策變量，若存在無線mesh路由器作為網(wǎng)關(guān)設(shè)備則I_i＝1，反之則I_i＝0，v_i為路由器標(biāo)識，V為路由器集合，v_igw為網(wǎng)關(guān)標(biāo)識，Γ_i,igw為決策變量，若v_i被分配給v_igw，則Γ_i,igw＝1，反之則Γ_i,igw＝0，h_i,igw為無線mesh路由器與網(wǎng)關(guān)之間的跳數(shù)，為決策變量，若v_i與v_igw之間的數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)過路由器v_k則反之則IGW為網(wǎng)關(guān)集合，為網(wǎng)關(guān)設(shè)備間的傳輸跳數(shù)，igw(i)∈IGW,igw(k)∈IGW，D_QoS為延遲約束條件，R_QoS為中繼負(fù)載約束，C_QoS為簇規(guī)模大小約束，δ為網(wǎng)絡(luò)中v_igw最小使用數(shù)目。

第二步，優(yōu)化設(shè)置網(wǎng)關(guān)吞吐量和信道利用率，具體為：網(wǎng)關(guān)吞吐量為信道利用率為其中B_max為單個RTT傳輸分配的最大時隙數(shù)，T為RTT時間，N為單個超幀中的數(shù)據(jù)包，R為超幀數(shù)目，J為碰撞的數(shù)據(jù)包數(shù)目，為第m個超幀中在隨機(jī)接入時隙期間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包數(shù)目，為第l個時間戳內(nèi)采用調(diào)度接入重傳的數(shù)據(jù)包數(shù)目，q_m為超幀m的起始時刻移動終端隊列的數(shù)據(jù)包數(shù)目，tx(ψ^(p,R)＝K^(R))為在狀態(tài)中被使用的時隙數(shù)的期望，為的概率質(zhì)量函數(shù)，x為被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包數(shù)目，N為移動終端隊列的數(shù)據(jù)包數(shù)目上限，Pr{ψ^(p,R)＝K^(R)}為網(wǎng)絡(luò)處于狀態(tài)的概率，l為重傳超幀標(biāo)識，為p+1個移動終端上的超幀l的時隙分配參數(shù)，為ψ^(p,R)的狀態(tài)空間集合，ψ^(p,R)為具有隨機(jī)狀態(tài)矢量的隱馬爾科夫鏈，為二項分布概率密度函數(shù)，P_tx為單個epoch內(nèi)移動終端的數(shù)據(jù)發(fā)送概率，

本發(fā)明提出了一種無線mesh網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)優(yōu)化布置方法，通過建立網(wǎng)關(guān)間距離優(yōu)化模型和優(yōu)化設(shè)置吞吐量和信道利用率，實現(xiàn)無線mesh網(wǎng)絡(luò)的資源利用效能提升。