无线自组织网基于邻居节点的拓扑控制算法性能评估

论文摘要

无线自组织网是网络节点通过无线连接动态地构建而成的多跳、无中心网络。无线自组织网具有自组织、自配置、自愈合的优点,能够快速部署,易于维护,具有广泛的应用前景。但是,无线自组织网的多跳传输、节点资源和能量受限、无线带宽小、拓扑结构动态变化等特点使得保证其网络性能存在很大的技术挑战。网络的拓扑结构影响着无线自组网的连通性和网络性能。因而,拓扑控制是无线自组织网设计和规划的重要组成部分。拓扑控制研究通过设计合适的功率控制算法来调整和控制网络的拓扑,达到节约能量,延长网络生存时间以及优化网络性能的目的。基于邻居节点的分布式拓扑控制算法需要的网络信息少,易于分布式实现。其中具有代表性的K-Neigh算法通过节点距离信息动态地调整节点发射功率,从而保持每个节点的邻居数小于或等于某个特定的K值。该算法在保证连通率的基础上有效地节约了能耗,同时在拓扑发生变化的情况下能够保证网络的K连通,维持了网络的正常通信。目前对K-Neigh算法的研究主要集中在K值的大小对连通度的影响,尚缺乏该算法在改善网络性能方面的性能评估。本论文在NS2仿真器上实现了K-Neigh算法,评估了该算法在不同节点密度下网络的性能,包括节点功耗、吞吐量、丢包率、时延等。通过仿真结果给出了不同网络场景下优化网络性能和延长网络寿命合适的邻居节点个数。本课题的研究深入探讨了基于邻居节点的拓扑控制算法的综合效果,为其在现实中的应用提供了可靠的依据和参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 论文所做的研究内容
• 1.4 本文的组织结构
• 2 无线自组织网
• 2.1 无线自组织网概述
• 2.2 无线自组织网的协议栈
• 2.3 无线自组织网的特点
• 2.4 小结
• 3 无线自组织网的拓扑控制及其算法
• 3.1 无线自组织网拓扑控制概述
• 3.1.1 网络拓扑控制的重要性
• 3.1.2 无线自组织网中的功率控制影响分析
• 3.2 网络拓扑基本概念和术语
• 3.3 基于邻居节点的拓扑控制算法K-Neigh
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 相关定义
• 3.3.3 邻居数目的最小值
• 3.3.4 距离估测
• 3.3.5 K-Neigh拓扑控制协议算法
• 3.3.6 算法实现流程
• 3.4 小结
• 4 基于邻居节点的拓扑控制算法网络仿真及性能分析
• 4.1 NS仿真工具简介
• 4.2 仿真设计
• 4.2.1 仿真网络模型
• 4.2.2 网络性能评估参数
• 4.3 仿真场景
• 4.3.1 仿真场景1
• 4.3.2 仿真场景2
• 4.3.3 仿真场景3
• 4.4 小结
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢