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IEEE802.16Mesh模式下分布式调度算法研究
摘要
IEEE802.16标准中的Mesh模式可以提供一种高效的无线网络解决方案，但由于其网络结构的复杂性和规模的扩展，分布式调度算法成为一个重要的问题。本文综述了当前在IEEE802.16Mesh网络中使用的分布式调度算法，包括集中式调度、分布式调度、混合调度等不同类型，分析了各种算法的优缺点，并重点介绍了最近几年在Mesh网络中广泛使用的一些算法，如ACO、PSO、GA等。最后，基于以上分析，提出了进一步研究的建议。
关键词：Mesh网络，IEEE802.16，分布式调度算法，ACO，PSO，GA
Abstract
MeshmodeinIEEE802.16standardcanprovideanefficientwirelessnetworksolution,butduetothecomplexityofitsnetworkstructureandtheexpansionofscale,distributedschedulingalgorithmhasbecomeanimportantproblem.ThispaperreviewsthedistributedschedulingalgorithmcurrentlyusedinIEEE802.16Meshnetwork,includingcentralizedscheduling,distributedscheduling,mixedschedulingandothertypes,analyzestheadvantagesanddisadvantagesofvariousalgorithms,andfocusesonintroducingsomealgorithmsthathavebeenwidelyusedinMeshnetworkinrecentyears,suchasACO,PSO,GA,etc.Finally,basedontheaboveanalysis,somesuggestionsforfurtherresearchareproposed.
Keywords:Meshnetwork,IEEE802.16,distributedschedulingalgorithm,ACO,PSO,GA
1.引言
IEEE802.16标准是一组无线通信网络协议，被称为WiMAX，它能够在两个WiMAX设备之间实现高速数据传输。IEEE802.16标准有两种主要的工作模式：点对多点模式（PMP）和Mesh模式。与PMP模式相比，Mesh模式可以通过路由选择、负载均衡等方法提高网络的可扩展性和容错性。Mesh模式还有助于减少多路径传输的延迟，提高网络的性能。除此之外，Mesh模式还能够满足不同应用场景对网络频谱和功率的需求。但是，Mesh模式中的网络结构和规模的扩展会导致通信负载的分布不均和网络性能的下降，因此，在Mesh网络中使用分布式调度算法是非常必要的。
2.相关工作
2.1集中式调度算法
集中式调度算法是一种基于中央控制器的算法，它通过分配时隙和码字并最小化网络资源的竞争来优化网络性能。集中式调度算法具有大量的控制信息交换和处理，因此对于大规模Mesh网络来说并不适用。
2.2分布式调度算法
分布式调度算法是一种没有中央控制器的算法，它通过节点之间的协作来控制资源分配。在分布式调度算法中，节点可以频繁地交换信息，以便适应网络拓扑的变化。这种算法具有较低的计算和通信延迟，但也存在一些问题，如易受到邻节点的干扰、网络中存在资源竞争等。
2.3混合调度算法
混合调度算法是一种混合了集中式和分布式调度算法的方法。混合调度算法可以分别考虑集中式调度和分布式调度的优缺点，通过信息共享和协作来优化网络性能。混合调度算法可以在大规模网络环境下提供高效的资源管理和分配。
3.现有的分布式调度算法
3.1ACO算法
ACO（AntColonyOptimization，蚁群算法）算法是一种自适应的算法，它通过仿真蚂蚁找到最短路径。在Mesh网络中，ACO算法将网络资源分配问题看作一种路径寻找问题，并为每个节点分配一个状态。ACO算法通过模拟每个状态下蚂蚁的行为，通过迭代更新每个节点的状态，最终寻找出最优解。
3.2PSO算法
PSO（ParticleSwarmOptimization，粒子群算法）算法是一种优化算法，它可以用于寻找最优解。在Mesh网络中，PSO算法将网络资源分配问题看作一个寻找最优解的问题，并通过模拟粒子的行为实现自适应寻优。PSO算法中的每个粒子代表一个个体，通过相互交换信息来寻找最优解。
3.3GA算法
GA（GeneticAlgorithm，遗传算法）算法是一种随机的优化算法，它模拟自然选择过程，通过基因的变异和交叉来