Radio Mesh Networks and the Round Weighting Problem
Les Réseaux Radio Maillés et le Problème du "Round Weighting"
Résumé
In this thesis, we address the joint routing and slot assignment problem between the routers and the gateways in a radio mesh access networks. We model the problem as a Round Weighting Problem (RWP) in which the objective is to minimize the overall period of slot activations providing enough capacity to satisfy the bandwidth requirements of the routers. Solving the full problem means generating an exponential set of simultaneous transmission rounds which is intractable even for small networks. To cope with this issue, we implement a mathematical multi-objective model to solve the problem using a column generation method. We observe that the bottleneck is usually located in a limited region around a gateway. We propose a method to obtain lower bounds (considering only a limited probable bottleneck region) and upper bounds for general graphs. Our methods are applied to grid graphs providing closed formulae for the case of uniform demands, and also optimal routing strategies considering non-uniform demands. Motivated by the results of the existence of a limited (bottleneck) region capable of representing the whole network, we consider a variant of the RWP dealing also with bandwidth allocation, but considering SINR conditions in a CDMA network. We give sufficient conditions for the whole network to be reduced to a single-hop around the gateway. It is due to the fact that the problem is convex under some conditions that are often met. We are interested in optimal solutions in which each flow going through a bottleneck receives a fair share of the available bandwidth.
Dans cette thèse, nous étudions le problème joint du routage et de l'attribution des "slots" entre les routeurs et les points d'accès dans les réseaux radio maillés. Nous le modélisons comme un problème de "Round weighting" dont l'objectif est de minimiser la période d'activation des "slots" en assurant une capacité suffisante pour répondre aux demandes de bande passante des routeurs. Résoudre le problème dans son intégralité nécessite la génération d'un ensemble exponentiel de "rounds", ce qui est hors de portée même pour des petits réseaux. Par conséquent, nous développons un modèle mathématique multicritère qui résout le problème en utilisant une méthode de génération de colonnes. Nous observons que le goulot d'étranglement est en général situé autour d'un point d'accès. Nous proposons une méthode pour obtenir des bornes inférieures et des bornes supérieures pour les graphes généraux. Nous appliquons ces méthodes aux grilles obtenant des formules closes pour des demandes uniformes et des stratégies optimales de routage pour des demandes non-uniformes. Motivé par les résultats sur l'existence d'une région limitée capable de représenter le réseau dans sa totalité, on considère une variante du RWP qui traite aussi de l'allocation de bande mais en considérant le SINR dans un réseau CDMA. Nous donnons des conditions suffisantes pour qu'un réseau puisse être réduit à un réseau mono-saut autour du point d'accès. Cela est dû au fait que le problème est convexe. Nous nous intéressons aux solutions optimales pour lesquelles chaque flot dans le goulot reçoit une partie juste de la bande passante disponible.
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