無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的拓撲控制.pdf

1、社會的進步不斷促使人們對通信提出新的要求，這些要求在被一一滿足的過程中，通信科技自身的積累也促使其得以加速發(fā)展。近年來，任何時間、任何地點、任何人進行任何種類的信息交換成為人們對通信提出的一個嶄新要求，這一要求預(yù)示著通信科技“泛網(wǎng)時代”的即將來臨。無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)正是在這樣一種環(huán)境中被從單純的軍事研究領(lǐng)域引入到大眾應(yīng)用領(lǐng)域。 無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)是一種無需任何基礎(chǔ)設(shè)施的自組織、對等式多跳通信網(wǎng)絡(luò)，在大多數(shù)情況下，它支持移動通

2、信。這種網(wǎng)絡(luò)的簡易、快速部署以及抗毀性強等特點使得它不僅能有效延伸傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，也能獨立滿足不同場合的特殊需要，如軍事、工業(yè)、商業(yè)、醫(yī)療、家庭及辦公等各種場合與行業(yè)。 本文研究無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)的拓撲控制。在沒有采用拓撲控制的網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點使用最大的傳輸功率進行通信，因此網(wǎng)絡(luò)具有較大的能耗與通信干擾。由于無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點使用電池提供能量，并且其傳輸通常采用共享信道的方式，因此能耗與通信干擾成為ad hoc網(wǎng)絡(luò)拓

3、撲控制的兩大研究主題。拓撲控制的目標是通過控制節(jié)點的傳輸功率使生成的網(wǎng)絡(luò)拓撲滿足一定的性質(zhì)，以降低節(jié)點的能量開銷，延長網(wǎng)絡(luò)生命周期，減小網(wǎng)絡(luò)干擾，提高吞吐率。針對這一目標，本文在回顧已有拓撲控制算法的基礎(chǔ)上，提出對拓撲控制算法的設(shè)計。 本文的主要貢獻包括： 1.提出較過去已有模型更符合實際的無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)能量模型，并在此基礎(chǔ)上提出對現(xiàn)有拓撲控制算法中基于最近鄰居的拓撲控制算法的改進。仿真實驗證明這樣的改進能使計算所

4、得的拓撲結(jié)構(gòu)具有更小的能耗(參見第二、三章)。 2.從降低端到端通信能耗的角度，提出基于本地最短路徑的拓撲控制算法LSP及其改進算法LSPk與RLSP，從而構(gòu)建低能耗的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。理論與仿真實驗均證明，LSP與LSPk能在拓撲結(jié)構(gòu)中保持全局最短路徑，并具有較低的能量開銷；而RLSP在能耗方面更優(yōu)于LSP及LSPk(參見第四、五、六章)。 3.針對低能耗拓撲與低信號干擾拓撲并不等同的問題，提出在拓撲控制中同時關(guān)注能耗與干

5、擾的算法IALMST和IBEC。理論與仿真實驗證明，這兩個算法能在網(wǎng)絡(luò)能耗與干擾方面取得較好的平衡(參見第七章)。 4.為準確及時的獲取鄰居信息以提高拓撲控制的準確性并進一步降低網(wǎng)絡(luò)能耗，本文提出了適應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)不同運行狀態(tài)的鄰居發(fā)現(xiàn)方法ASND。仿真實驗證明，利用較少的能耗，ASND即能獲取較傳統(tǒng)的FPSND方法更準確的鄰居信息，并具有更快的link斷裂檢測速度；同時，ASND能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的不同自動調(diào)節(jié)Hello消息的發(fā)送速度，