自组织救护网生存性优化方法设计

论文摘要

当发生自然灾害、战争时，基础设施遭到严重破环，需要快速、灵活地建立一张临时的通信网用于交互信息，即：自组织救护网。自组织救护网是一种Ad Hoc网络。然而，已有的，成熟的Ad Hoc网络路由协议（如AODV，DSDV）只关注如何提高网络的带宽利用率、吞吐量，降低端到端平均延迟，没有考虑节点能量受限的特点。使用这些算法会造成网络中的某些节点因始终为其它节点转发数据，能耗巨大而过早地退出网络，从而，影响了网络生存时间。这对于抢险救灾的顺利实施非常不利。为了优化网络的生存时间，本文提出了新的路由算法——按需剩余电量比路由算法（AORE）。该算法改进了AODV路由算法的路由发现过程。使用新的路由选择标准——路由剩余电量比，代替AODV使用的距离矢量，使得新发现的路由可以避开那些电量消耗快的节点。但是，通过分析发现，仅仅改进路由算法不能大幅延长网络的生存时间。为此，引进了博弈论。本文建立了符合自组织救护网要求的展开型二人零和博弈模型，并且在理论上证明了该博弈模型存在纳什平衡点。同时，解决了由于节点的自私性而产生的两个新问题：“死锁”问题，空闲节点拒绝转发问题。根据建立的博弈模型，本文提出了中间节点判断法（AORE-G）。AODV路由算法假定节点接收到数据转发请求时将“无条件”转发。而AORE-G算法假定网络中的节点是理智的，节点根据自身利益决定是否为网络中的其它节点转发数据。当条件不符合时，拒绝转发，并通知源节点启动AORE路由发现过程寻找新的路由。从而使得节点的能耗更加平衡，延长了网络生存时间。

论文目录

• 论文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 背景
• 1.2 课题的意义
• 1.3 研究对象和方法
• 1.4 章节安排
• 第二章 Ad Hoc网络概述
• 2.1 Ad Hoc网络起源、应用
• 2.2 Ad Hoc网络的特点
• 2.3 Ad Hoc网络路由协议
• 2.4 Ad Hoc路由协议研究热点
• 第三章 博弈论概述
• 3.1 博弈论介绍
• 3.2 策略型博弈
• 3.3 展开型博弈
• 3.4 纳什均衡和帕累托最优
• 3.5 非博弈论解决节点自私性的算法
• 3.6 博弈论解决节点自私性的算法
• 第四章 自组织救护网的路由算法
• 4.1 现有最大化网络生存时间的路由算法与不足
• 4.2 AORE路由算法的路由选择标准
• 4.3 AORE路由算法的实现
• 4.4 AORE路由算法示例
• 4.5 小结
• 第五章 基于博弈论的中间节点判断法
• 5.1 自组织救护网节点特性概括
• 5.2 定义数学模型
• 5.3 “死锁”问题
• 5.4 空闲节点拒绝转发的问题
• 5.5 模型的纳什平衡点及其证明
• 5.6 中间节点判断法（AORE-G）的实现
• 5.7 小结
• 第六章 实验结果与分析
• 6.1 NS-2仿真平台简介
• 6.2 性能指标介绍
• 6.3 模拟实验参数配置
• 6.4 AORE路由算法仿真
• 6.5 中间节点判断法仿真
• 第七章 总结
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 本人简历及研究成果