Ad Hoc路由协议能量感知及拓扑模型性能分析的研究

论文摘要

Ad Hoc网络是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的多跳临时性自治系统。网络中,每个移动终端兼备主机和路由器两种功能,并可以通过无线连接构成任意的网络拓扑。在无线Ad Hoc网络中,物理层、数据链路层和网络层的能量消耗是影响系统能量有效性的关键。因此,在考虑能量有效性问题时,可以将这几层结合起来分析,从网络跨层优化的角度来降低能耗,达到最大限度延长网络生存周期的目的。基于上述思想,本文提出了一种基于能量感知的跨层Ad Hoc按需距离矢量路由协议（Energy-aware Based Cross-layer AODV Routing Protocol）。EA-AODV路由协议在传统AODV路由协议之上进行改进,以能量消耗为尺度同时采用了跨层机制。它不仅减少了每个节点的能量消耗而且延长了整个网络的使用寿命。在EA-AODV路由协议中,数据链路层和路由层协同工作来优化每个节点的信号发射功率,使用整体能量消耗最小的路径进行数据包的转发。模拟结果显示,EA-AODV路由协议能够比传统AODV路由协议延长百分之九左右的网络寿命。另一方面,在无线传感器网络（Wireless Sensor Networks）中,节点的配置是一个基本问题,它能影响网络操作的多个方面,包括路由协议的选择、能量管理、信息安全等。近期,学术界提出了多种关于m-覆盖k-连通优化节点配置方案,但就可查阅到的资料,还没有关于对此类模型的性能分析。因此,本文对WSNs中存在的两种节点配置模型——随机节点配置模型和四连通全覆盖优化节点配置模型进行性能分析。根据通信半径（表示为rc ）和感知半径（表示为rs ）的不同比率,提出了一种新的仿真方法,并对这两种配置模型在不同Ad Hoc路由协议下的性能进行分析。大量的实验结果表明,四连通全覆盖优化节点配置模型不仅能减少配置成本和通信开销,而且对于一系列演变的网络拓扑,其覆盖度、连通度和多个网络性能指标都有较大的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景与意义
• 1.3 本文研究内容
• 1.4 本文组织结构
• 第二章 无线Ad Hoc 网络路由协议简述
• 2.1 Ad Hoc 网络及其关键技术
• 2.2 Ad Hoc 网络路由协议分类
• 2.3 几种常见Ad Hoc 路由协议介绍
• 2.3.1 DSDV
• 2.3.2 OLSR
• 2.3.3 DSR
• 2.3.4 AODV
• 2.4 Ad Hoc 路由协议评价指标
• 2.5 本章小结
• 第三章 Ad Hoc 路由协议能量感知技术的研究与实现
• 3.1 引言
• 3.2 AODV 路由协议简述
• 3.3 EA-AODV 路由协议
• 3.3.1 EA-AODV 的无线传播模型
• 3.3.2 EA-AODV 路由最小功率路径的选择
• 3.3.3 EA-AODV 的跨层设计框架
• 3.3.4 EA-AODV 路由算法
• 3.3.5 EA-AODV 路由协议示意图
• 3.4 仿真实验
• 3.5 结束语
• 3.6 本章小结
• 第四章 Ad Hoc 网络拓扑模型性能分析的研究
• 4.1 引言
• 4.2 Ad Hoc 路由协议简介
• 4.3 四连通全覆盖优化节点配置模型
• 4.4 模拟环境与方法
• 4.4.1 模拟参数集
• 4.4.2 网络拓扑结构
• 4.4.3 通信模型
• 4.4.4 两种节点配置模型
• 4.4.5 评测指标
• 4.5 模拟实验过程
• 4.5.1 网络覆盖度的计算
• 4.5.2 网络连通度的计算
• 4.5.3 网络综合性能指标的计算
• 4.6 模拟结果分析
• 4.6.1 覆盖度（CD）
• 4.6.2 连通度（TD）
• 4.6.3 网络性能分析
• 4.7 结论
• 4.8 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 进一步展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目和发表（录用）的论文
• 致谢