分級Ad-hoc網絡組網技術若干關鍵問題的研究.pdf

1、近年來，無線Ad-hoc網絡作為一種新興的無線通信網絡，逐漸吸引了業(yè)界的注意力，成為研究的熱點。Ad-hoc網絡不需要任何無線基礎設施的支持，節(jié)點可以任意移動。Ad-hoc網絡具有組網速度快、抗毀自愈能力強等優(yōu)點，在軍事和民用領域得到越來越廣泛的應用。Ad-hoc網絡一般有兩種結構：平面結構和分級結構。平面結構中，所有節(jié)點的地位平等，所以又可以稱為對等式結構。而分級結構中，網絡被劃分為簇(cluster)，每個簇由一個簇首(cluste

2、rhead)和多個簇成員(cluster-member)組成。平面結構適合于規(guī)模較小的Ad-hoc網絡，而隨著網絡規(guī)模的增長，在大型Ad-hoc網絡中，采用分級結構會獲得更好的性能。本文主要針對分級Ad-hoc網絡組網技術的若干關鍵問題進行了研究。 本文對分級Ad-hoc網絡中簇內無線信道接入的效率問題進行了研究，分析了在現有的幾種無線介質訪問控制算法在不同信道負載情況下的性能，指出了在分級Ad-hoc網絡中由于節(jié)點運動、簇成員

3、數量頻繁變化，在簇內使用現有的介質訪問控制算法難以獲得最佳性能的問題。然后提出了一種多令牌介質訪問控制算法，該算法可以隨著簇內無線信道負載的變化，自動地在競爭類和排隊類算法之間折衷，使得網絡保持較高的吞吐率和較低的包傳輸時延。仿真結果表明，在簇成員數量和信道負載變化顯著的Ad-hoc網絡中，該算法具有比競爭類和排隊類算法更好的性能。 本文對Ad-hoc網絡中現有的路由算法和協議進行了較為全面的綜述和比較，并以簇的穩(wěn)定性和均衡負載

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)點移動速度和當前能量狀況，而不是節(jié)點標識和連接度，作為選舉簇首的依據。同時盡量使所有節(jié)點分擔成為簇首的角色，從而使網絡負載平衡，避免某些節(jié)點由于能量耗竭而造成的網絡失效。在成簇的基礎上，建立起由簇首(clusterhead)、復合網關(compoundgateway)和網關節(jié)點(gateway)組成的骨干網絡，通過骨干網減小維護路由信息和拓撲信息的復雜度，簡化了大型分級Ad-

5、hoc網絡的路由過程。仿真實驗表明，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)的分級路由算法相比，具有更好的性能。 本文研究了Ad-hoc網絡的重構自恢復問題，Ad-hoc網絡的重構自恢復可分為重構自恢復觸發(fā)和重構自恢復實現兩個階段。其中重構自恢復觸發(fā)是指通過對設備、鏈路以及網絡節(jié)點等元素狀態(tài)的檢測，以及針對網絡運行的特性，做出重構必要性的評判；重構自恢復的實現則是通過具體策略和算法實現網絡的重構自恢復。本文主要針

6、對重構自恢復觸發(fā)機制提出一種基于簇的比較診斷算法，用于診斷網絡功能單元的邏輯錯誤，作為重構自恢復實現的觸發(fā)依據，增強Ad-hoc網絡的抗毀性。該算法在分級Ad-hoc網絡中利用簇首對簇內節(jié)點的集中控制功能優(yōu)化了診斷過程，實現了診斷期間網絡拓撲變化時對移動節(jié)點的診斷。證明了算法的正確性，分析了算法的性能。仿真結果表明，該算法突破了原有算法在診斷過程中網絡拓撲不能發(fā)生變化的限制，大大減小了由于診斷消息的洪泛導致的系統開銷。 本文討論