Wireless mesh networks (WMNs) depend on the spatial distribution of nodes, which directly influences connectivity, routing efficiency, and overall network performance. Conventional models typically assume uniform or random node placement, which inadequately represent the complex, hierarchical spatial patterns observed in practical deployments. In this study, we present a novel algorithm that constructs WMN topologies with tunable fractal dimensions, allowing precise control over spatial self-similarity. By systematically varying the fractal dimension, the algorithm generates network layouts spanning a continuum of spatial complexities, ranging from sparse fragmented clusters to dense, cohesive structures. Through NS-3 simulations, Key performance metrics including throughput, latency, jitter, and packet delivery ratio were evaluated across a range of fractal dimensions. Comparative evaluations against classical random, small-world, scale-free, grid and hierarchical tree networks models reveal that high-dimensional fractal topologies achieve enhanced resilience and throughput under equivalent conditions. These findings demonstrate the potential of fractal geometry as a design paradigm for scalable and efficient WMN architectures.


翻译:无线网状网络(WMNs)的性能依赖于节点的空间分布,这直接影响网络连通性、路由效率及整体性能。传统模型通常假设节点均匀或随机分布,难以准确反映实际部署中观察到的复杂、层次化的空间模式。本研究提出一种新颖算法,能够构建具有可调分形维度的WMN拓扑,从而精确控制空间自相似性。通过系统性地改变分形维度,该算法可生成涵盖连续空间复杂度的网络布局,范围从稀疏的碎片化集群到致密的凝聚结构。基于NS-3仿真平台,我们在不同分形维度下评估了吞吐量、延迟、抖动和分组投递率等关键性能指标。与经典随机网络、小世界网络、无标度网络、网格及层次树网络模型的对比分析表明,在同等条件下,高维分形拓扑展现出更强的鲁棒性和更高的吞吐量。这些发现证实了分形几何作为可扩展高效WMN架构设计范式的潜力。

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