無線Ad hoc網絡資源管理關鍵技術研究.pdf

1、近年來，隨著網絡技術和無線通信技術的飛速發(fā)展，無線AdHoc網絡逐漸成為人們研究的熱點。在AdHoc網絡從軍事領域擴展到商業(yè)領域的過程中，其規(guī)模和應用范圍急劇擴大，網絡承擔的任務種類愈來愈多，如何成功的對無線AdHoc網絡進行資源管理和控制，提高網絡的性能和服務質量，保證信息的安全和可靠傳輸，已成為一項亟待解決的任務。為了實現資源的有效管理，本文就異構骨干網結構、聯(lián)合拓撲控制與路由，以及多速率感知的功率控制等三個重要問題展開了研究。首先

2、本文提出了一種可擴展的多接口多信道異構無線網絡結構，并在此基礎上設計了靈活的信道分配、功率控制以及路由聯(lián)合調整機制以進一步提高網絡吞吐量，最后對多速率感知狀況下的最優(yōu)發(fā)射功率控制問題進行了理論分析。本文的主要貢獻和創(chuàng)新點為： (1)提出了一種簡單可行的可擴展多接口多信道異構無線網絡結構，用于無線AdHoc網絡的骨干網部分，可改善無線網絡的吞吐量和擴展性。無線介質的廣播特性造成節(jié)點接入競爭和相互干擾，使得信道的容量大大降低。早期多

3、跳網絡理論分析和實驗結果表明由于受數據報多次轉發(fā)的影響，網絡的吞吐量隨著網絡規(guī)模的擴大而急劇降低，網絡可擴展性較差。本文提出的可擴展多接口多信道異構無線網絡結構，賦予了超級節(jié)點和路由器節(jié)點不同的傳送能力，借助超級節(jié)點的長距離轉發(fā)來減少跳數，從而提高網絡的可擴展性；同時超級節(jié)點和路由器節(jié)點具有不同的網絡接口數和信道分配，多信道的使用大大緩解了強發(fā)射功率對周圍節(jié)點所產生的干擾以及不對稱鏈路引起的隱終端的影響，并進一步提高了網絡的吞吐量。

4、 (2)提出位于MAC層和網絡層之間的聯(lián)合拓撲控制與路由協(xié)議，該協(xié)議根據信道狀況通過協(xié)調多個無線節(jié)點的發(fā)射功率、信道分配和路由選擇來降低節(jié)點之間的干擾，以達到提高網絡吞吐量的目的。IEEE802.11提供的正交信道數畢竟有限，每個節(jié)點所配備的接口數目更是遠遠少于可用信道數，再加上信道分配時節(jié)點之間信道依賴和連通性保證的影響，網絡吞吐量的改進往往不能達到令人滿意的程度。本文側重于同時考慮信道多樣性和空間復用性，提出了聯(lián)合拓撲控制與路由

5、協(xié)議。該協(xié)議的特點是：基于兩跳內鏈路負載和節(jié)點信道信息，根據性能指標ECATM對各種可行的調整候選方案進行量化，找出最優(yōu)方案，然后相應的調整節(jié)點不同接口的發(fā)射功率、信道分配以及路由選擇以改善當前網絡狀況。 (3)對多速率感知狀況下的發(fā)射功率控制問題進行分析并建立了理論模型，該模型揭示了空間復用和單條鏈路物理層數據傳輸速率之間的折衷關系，能得出最大化網絡吞吐量的節(jié)點最優(yōu)發(fā)射功率?，F有工作著重考慮發(fā)射功率和跳數之間的折衷而忽略了多速

6、率對最優(yōu)發(fā)射功率影響，或是基于時分復用的MAC假設，其結論難以應用到真正的AdHoc網絡。本文使用p-persistentCSMA，采用馬爾可夫鏈從理論上對基于IEEE802.11MAC的多速率感知發(fā)射功率控制問題進行分析，對單跳數據流、多跳數據流、以及存在并發(fā)干擾和隱終端狀況下的吞吐量進行了建模，揭示了多速率感知狀況下發(fā)射功率的最優(yōu)選擇。通過這些模型，可以得出不同發(fā)射功率下網絡的整體吞吐量，數據發(fā)送延遲等信息，最后通過數值計算分析了模