移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)干擾路由協(xié)議的研究.pdf

1、移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)不需要任何基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，被廣泛應(yīng)用于諸如緊急服務(wù)、災(zāi)難救援和軍用通信等諸多領(lǐng)域。但由于該網(wǎng)絡(luò)的一些固有特性，使其在很多方面都面臨新的問題和挑戰(zhàn)，干擾就是其中一個(gè)。干擾的存在，會(huì)嚴(yán)重影響移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)性能，如網(wǎng)絡(luò)吞吐量，能量消耗，網(wǎng)絡(luò)壽命等。 本文在綜合考慮了可能會(huì)對(duì)節(jié)點(diǎn)的傳輸活動(dòng)產(chǎn)生影響的所有鄰居的數(shù)目、相對(duì)位置、鄰居節(jié)點(diǎn)上的通信量以及接收信號(hào)功率等因素的情況下，建立了三個(gè)新的更適用于移動(dòng)Ad H

2、oc網(wǎng)絡(luò)的干擾模型：基于鄰居數(shù)、基于通信量、基于信號(hào)功率的干擾模型。并在上述干擾模型基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出三個(gè)新的路由協(xié)議：平均鏈路干擾感知路由協(xié)議、通信量相關(guān)干擾感知路由協(xié)議和概率轉(zhuǎn)發(fā)干擾感知路由協(xié)議，來(lái)實(shí)現(xiàn)降低或消除移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)干擾的目的。 鄰居數(shù)干擾模型，在已有的鄰居干擾模型基礎(chǔ)上，將整個(gè)干擾范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目作為該節(jié)點(diǎn)的干擾值，同時(shí)考慮節(jié)點(diǎn)分布位置的不同對(duì)干擾的大小程度造成的影響。干擾源節(jié)點(diǎn)離被干擾節(jié)點(diǎn)越近，其對(duì)被干擾節(jié)點(diǎn)

3、造成的干擾越大，離得越遠(yuǎn)則干擾越小。因此，我們將節(jié)點(diǎn)的干擾區(qū)域又劃分為三個(gè)更小的區(qū)域，按照離節(jié)點(diǎn)的距離由近及遠(yuǎn)，為每個(gè)區(qū)域從大到小賦予不同的權(quán)值，這三個(gè)區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)數(shù)目的加權(quán)和，就是該節(jié)點(diǎn)的干擾值。知道了節(jié)點(diǎn)的干擾值后，可以進(jìn)一步得到鏈路干擾值以及路徑干擾值，并得到各路徑的平均鏈路干擾。平均鏈路干擾感知路由協(xié)議就是在源和目的節(jié)點(diǎn)之間的多條可能路徑中，選擇平均鏈路干擾最小的路徑，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，以避開潛在干擾較大的區(qū)域。 通信量干擾模

4、型，不但考慮了節(jié)點(diǎn)的鄰居數(shù)目和鄰居的分布位置，還考慮了各鄰居上的通信量情況。鄰居節(jié)點(diǎn)上的通信活動(dòng)越頻繁，發(fā)生碰撞沖突的概率就越大，對(duì)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的干擾程度也越大。因此，我們將周圍所有鄰居節(jié)點(diǎn)上的通信量之和作為該節(jié)點(diǎn)的干擾值。同時(shí)，由于距離的遠(yuǎn)近不同會(huì)造成干擾程度的不同，因而我們利用RTS/CTS機(jī)制來(lái)測(cè)量通信范圍內(nèi)各鄰居節(jié)點(diǎn)的距離，并以此作為因子為各節(jié)點(diǎn)的通信量設(shè)置權(quán)值，而通信范圍外的鄰居節(jié)點(diǎn)，其權(quán)值統(tǒng)一設(shè)置為一個(gè)固定值。兩倍通信半徑范圍內(nèi)

5、所有節(jié)點(diǎn)的通信量加權(quán)和就是該節(jié)點(diǎn)的干擾值。通信量相關(guān)的干擾感知路由協(xié)議，就是在路由發(fā)現(xiàn)過程中，搜集沿途所有中間節(jié)點(diǎn)的干擾值，當(dāng)路由請(qǐng)求包到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，對(duì)所有中間節(jié)點(diǎn)的干擾值進(jìn)行累加求和得到路徑干擾值，并進(jìn)一步求得平均鏈路干擾值。目的節(jié)點(diǎn)為每一個(gè)可能路徑都向源節(jié)點(diǎn)返回一個(gè)攜帶有干擾信息的路由應(yīng)答包。源節(jié)點(diǎn)按照收到的路由應(yīng)答包所攜帶的干擾信息，為數(shù)據(jù)包選擇平均鏈路干擾值最小的那條路徑，進(jìn)行逐跳轉(zhuǎn)發(fā)。 基于信號(hào)功率的干擾模型，是將節(jié)

6、點(diǎn)某時(shí)刻可以感知到的所有信號(hào)功率疊加起來(lái)得到干擾值的，這是干擾最本質(zhì)的定義。在給出移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)干擾定義之后，本文首先提出了一種動(dòng)態(tài)調(diào)整感知門限的方法，最大限度地提高空間復(fù)用度，增加網(wǎng)絡(luò)容量，提高吞吐量。然后根據(jù)節(jié)點(diǎn)所受干擾的歷史信息，估算出節(jié)點(diǎn)在下一時(shí)刻可能受到的干擾值大小；再結(jié)合節(jié)點(diǎn)可能受到的最大干擾值，給出一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)概率的計(jì)算公式。當(dāng)節(jié)點(diǎn)的干擾值較大時(shí)，其轉(zhuǎn)發(fā)概率較小，當(dāng)節(jié)點(diǎn)的干擾較小是，其轉(zhuǎn)發(fā)概率較大。概率轉(zhuǎn)發(fā)干擾感知路由協(xié)

7、議，就是在路由發(fā)現(xiàn)過程中，讓每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)按照此概率對(duì)路由請(qǐng)求包進(jìn)行進(jìn)一步廣播，使得干擾較大的節(jié)點(diǎn)以較小的概率廣播路由請(qǐng)求包，從而降低其出現(xiàn)在源與目的節(jié)點(diǎn)間轉(zhuǎn)發(fā)路徑上的可能，達(dá)到減小數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程中可能受到的干擾的目的。同時(shí)，在路由發(fā)現(xiàn)過程中，路由請(qǐng)求包記錄沿途各中間節(jié)點(diǎn)的干擾值，到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)后，對(duì)其求和得到路徑干擾值并計(jì)算平均鏈路干擾值。源節(jié)點(diǎn)在所有可能路徑中，選擇平均鏈路干擾值最小的那條路徑，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行逐跳轉(zhuǎn)發(fā)。 模擬實(shí)驗(yàn)顯示，