分級(jí)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)若干關(guān)鍵問(wèn)題的研究.pdf

1、近年來(lái)，無(wú)線Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)作為一種新興的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，逐漸吸引了業(yè)界的注意力，成為研究的熱點(diǎn)。Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)不需要任何無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施的支持，節(jié)點(diǎn)可以任意移動(dòng)。Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)具有組網(wǎng)速度快、抗毀自愈能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在軍事和民用領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)一般有兩種結(jié)構(gòu)：平面結(jié)構(gòu)和分級(jí)結(jié)構(gòu)。平面結(jié)構(gòu)中，所有節(jié)點(diǎn)的地位平等，所以又可以稱(chēng)為對(duì)等式結(jié)構(gòu)。而分級(jí)結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)被劃分為簇(cluster)，每個(gè)簇由一個(gè)簇首(cluste

2、rhead)和多個(gè)簇成員(cluster-member)組成。平面結(jié)構(gòu)適合于規(guī)模較小的Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)，而隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增長(zhǎng)，在大型Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中，采用分級(jí)結(jié)構(gòu)會(huì)獲得更好的性能。本文主要針對(duì)分級(jí)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)的若干關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究。 本文對(duì)分級(jí)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中簇內(nèi)無(wú)線信道接入的效率問(wèn)題進(jìn)行了研究，分析了在現(xiàn)有的幾種無(wú)線介質(zhì)訪問(wèn)控制算法在不同信道負(fù)載情況下的性能，指出了在分級(jí)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中由于節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、簇成員

3、數(shù)量頻繁變化，在簇內(nèi)使用現(xiàn)有的介質(zhì)訪問(wèn)控制算法難以獲得最佳性能的問(wèn)題。然后提出了一種多令牌介質(zhì)訪問(wèn)控制算法，該算法可以隨著簇內(nèi)無(wú)線信道負(fù)載的變化，自動(dòng)地在競(jìng)爭(zhēng)類(lèi)和排隊(duì)類(lèi)算法之間折衷，使得網(wǎng)絡(luò)保持較高的吞吐率和較低的包傳輸時(shí)延。仿真結(jié)果表明，在簇成員數(shù)量和信道負(fù)載變化顯著的Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中，該算法具有比競(jìng)爭(zhēng)類(lèi)和排隊(duì)類(lèi)算法更好的性能。 本文對(duì)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有的路由算法和協(xié)議進(jìn)行了較為全面的綜述和比較，并以簇的穩(wěn)定性和均衡負(fù)載

4、為前提，提出一種基于簇的新型路由算法。為了保持簇的穩(wěn)定性，將節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速度和當(dāng)前能量狀況，而不是節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)和連接度，作為選舉簇首的依據(jù)。同時(shí)盡量使所有節(jié)點(diǎn)分擔(dān)成為簇首的角色，從而使網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡，避免某些節(jié)點(diǎn)由于能量耗竭而造成的網(wǎng)絡(luò)失效。在成簇的基礎(chǔ)上，建立起由簇首(clusterhead)、復(fù)合網(wǎng)關(guān)(compoundgateway)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)(gateway)組成的骨干網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)骨干網(wǎng)減小維護(hù)路由信息和拓?fù)湫畔⒌膹?fù)雜度，簡(jiǎn)化了大型分級(jí)Ad-

5、hoc網(wǎng)絡(luò)的路由過(guò)程。仿真實(shí)驗(yàn)表明，該算法與基于最小ID算法或最大連接度算法(及其衍生算法)的分級(jí)路由算法相比，具有更好的性能。 本文研究了Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)自恢復(fù)問(wèn)題，Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)自恢復(fù)可分為重構(gòu)自恢復(fù)觸發(fā)和重構(gòu)自恢復(fù)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)階段。其中重構(gòu)自恢復(fù)觸發(fā)是指通過(guò)對(duì)設(shè)備、鏈路以及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)等元素狀態(tài)的檢測(cè)，以及針對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的特性，做出重構(gòu)必要性的評(píng)判；重構(gòu)自恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)則是通過(guò)具體策略和算法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)自恢復(fù)。本文主要針

6、對(duì)重構(gòu)自恢復(fù)觸發(fā)機(jī)制提出一種基于簇的比較診斷算法，用于診斷網(wǎng)絡(luò)功能單元的邏輯錯(cuò)誤，作為重構(gòu)自恢復(fù)實(shí)現(xiàn)的觸發(fā)依據(jù)，增強(qiáng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的抗毀性。該算法在分級(jí)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中利用簇首對(duì)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的集中控制功能優(yōu)化了診斷過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了診斷期間網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘯r(shí)對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的診斷。證明了算法的正確性，分析了算法的性能。仿真結(jié)果表明，該算法突破了原有算法在診斷過(guò)程中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳荒馨l(fā)生變化的限制，大大減小了由于診斷消息的洪泛導(dǎo)致的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)。 本文討論