论文题目: 基于位置信息和拓扑结构分析的无线Ad Hoc网络拓扑管理和QoS研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 通信与信息系统
作者: 仲英济
导师: 袁东风
关键词: 无线,网络,拓扑分析,位置信息,拓扑管理,动态资源路由寻址协议,算法
文献来源: 山东大学
发表年度: 2005
论文摘要: 无线Ad Hoc网络是由一组带有无线收发设备的网络节点所组成的基于多跳机制的自组织通信网络,它是未来无线通信网络的重要组成部分。与传统的通信网络相比,无线Ad Hoc网络无需预先假设固定设施,因而具有组网灵活、抗毁性强等特点,在军用领域和民用领域皆具有很广阔的发展前景。本论文的重点是基于网络节点的位置信息和拓扑空间的相关性能对无线Ad Hoc网络加以研究,以寻求最佳的网络拓扑构建方案,并在拓扑分析的基础上对网络的QoS(Quality of Services)加以研究。 无线Ad Hoc网络的多跳性使得在路由协议分析方面借鉴固定网络路由协议的思想成为可能,但由于网络拓扑动态变化、传输带宽有限、单向链路等问题的存在,使得固定网络的路由协议不能直接应用到无线Ad Hoc网络中。节点的移动使得网络拓扑不断变化,因此传统的固定网络路由协议很难及时地准确地反映网络的拓扑结构,而且为了保持网络拓扑所使用的控制信息不断地分发到网络中去,需要占用大量的无线带宽。本文基于位置信息对传统的无线Ad Hoc网络路由协议进行改良,并将路由协议与位置信息相结合并将其应用于指定通信环境下的无线Ad Hoc网络中,可以使网络状况得到改善。本文对Ad Hoc网络的TCP稳定性加以分析并讨论诸如路径的连通性、物理帧传输最大数据量、非对称性和稳定性等的端到端路径的相关问题,给出了基于位置信息的增强无线Ad Hoc网络TCP稳定性的方法。无线Ad Hoc网络的拓扑可以通过每个节点的传输功率来表示,若功率太低或太高,分别会造成无法实现节点全连接和产生过多干扰的问题。可以通过研究信息分发对网络拓扑的影响,以不同拓扑的可用性,通过计算来获得既能保证网络连接,又能将功率消耗与干扰最小化的拓扑结构。本文通过两种方法分析拓扑控制问题,分别假设网络节点的无线覆盖半径为固定值,然后通过节点位置的空间约束来求干扰的最小值,并把相关临域图作为一种分析手段,在随机移动的网络节点所构成的点集中构建骨干通信框架,以获取最佳性能。基于对拓扑分析的结果,本文在两种拓扑结构的情况下研究了Ad Hoc网络和蜂窝网络所构建的混合网络的性能提升问题。通过对两种拓扑空间的证明和对拓扑空间相关属性的应用,有效改进了LDM算法的性能,从而提高了线型拓扑结构下和双环型拓扑结构下的混合网络的吞吐量并降低了其丢包率,同时,还有效降低了网络的RTT。无线Ad Hoc网络的可控参数可用于对网络拓扑的控制,本文通过采取对链路拓扑属性和整体网络属性进行统一分析的方法,针对网络节点位置信息的特性寻求保证QoS的最佳网络拓扑结构,在流量可分与流量不可分两种情况下,分别在加入位置信息的前提下讨论约束条件,分别分析了给定网络拓扑条件下的QoS路由问题、QoS拓扑控制算法的能量有效性问题和最小化网络节点功率消耗与最优化网络拓扑的关系问题。本论文对以上问题进行了深入研究,取得了以下研究成果: 1.由于节点的随机移动使得网络拓扑不断变化,传统的固定网络路由协议很难及时地准确地反映网络的拓扑结构。本文提出的基于位置信息对DSR协议进行改良的方案将路由协议与位置信息相结合,并将其应用于指定通信环境下的
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1．1 引言
1．2 无线Ad Hoc网络的特点及当前使用的路由思想
1．3 无线Ad Hoc网络的主要研究方向和所面临的挑战
1．4 论文的主要研究内容及结构安排
第二章 基于位置信息的无线Ad Hoc网络路由协议改进方案
2．1 引言
2．2 DSR协议相关问题分析
2．2．1 DSR协议概述
2．2．2 DSR协议中Route Discovery和Route Maintenance的分析
2．3 特定环境下在DSR协议中引入位置信息的分析
2．4 仿真结果与分析
2．5 本章小结
第三章 基于位置信息的无线Ad Hoc网络TCP流稳定性讨论
3．1 引言
3．2 无线Ad Hoc网络中TCP流稳定性的分析
3．3 TCP性能改进探讨
3．4 对IEEE 802．11 DCF和路由协议基于位置信息的改进
3．4．1 对IEEE802．11 DCF的改进
3．4．2 对路由协议的改进
3．5 仿真结果与分析
3．6 本章小结
第四章 基于位置信息的无线Ad Hoc网络拓扑管理分析
4．1 引言
4．2 网络假设和标注
4．3 最小主控集的相关说明
4．3．1 簇头选择方法
4．3．2 簇头选择算法
4．4 连接主控集的相关说明
4．4．1 连接主控集的构建
4．4．2 门户节点和网关节点与位置信息的结合
4．5 MTM簇头选择算法的性能分析
4．6 仿真结果与分析
4．7 本章小结
第五章 基于位置信息的无线Ad Hoc网络拓扑控制方法分析
5．1 引言
5．2 空间约束拓扑控制法分析
5．3 似然图拓扑控制法分析
5．3．1 最小覆盖半径图
5．3．2 相关临域图
5．3．3 最小生成树
5．4 基于位置信息的算法改进
5．5 仿真结果与分析
5．6 本章小结
第六章 基于拓扑分析的无线Ad Hoc网络TCP性能研究
6．1 引言
6．2 TCP的相关行为和特点
6．3 无线Ad Hoc网络对TCP的挑战
6．4 无线Ad Hoc网络中TCP性能评估
6．5 仿真结果与分析
6．6 本章小结
第七章 基于拓扑空间分析的无线Ad Hoc混合网络LDM算法性能研究
7．1 引言
7．2 拓扑空间分析的相关问题概述
7．3 无线Ad Hoc网络拓扑的维度分析和系统分析模型
7．3．1 移动主机和基站位于同一直线的情况(直线型拓扑结构)
7．3．2 移动主机环绕基站的情况(双环型拓扑结构)
7．4 M-LDM算法的性能分析
7．5 仿真结果与分析
7．6 本章小结
第八章 基于拓扑控制和位置信息的无线Ad Hoc网络QoS分析
8．1 引言
8．2 系统分析模型
8．3 流量可分情况下的拓扑控制分析
8．4 流量不可分情况下的拓扑控制分析
8．5 仿真结果与分析
8．6 本章小结
第九章 结论与展望
参考文献
致谢
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发布时间: 2006-05-30
参考文献
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