認(rèn)知Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中能量?jī)?yōu)化的路由協(xié)議研究.pdf

1、近年來(lái)，認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)已經(jīng)在通信技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)由于其不需要借助固定基礎(chǔ)設(shè)施而獨(dú)立組網(wǎng)的能力，已經(jīng)成為無(wú)線通信領(lǐng)域主要的研究之一，具有巨大的發(fā)展前景。認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)由于對(duì)頻譜資源自由利用，非常適用于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，因此將認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)和Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的組網(wǎng)技術(shù)是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)。認(rèn)知Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)節(jié)點(diǎn)是以小電池組來(lái)供電，設(shè)計(jì)出具有降低能耗的路由協(xié)議是本文研究的目的。
　　針對(duì)現(xiàn)

2、有的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)沒(méi)有考慮網(wǎng)絡(luò)信道分配的需求，本文提出一種跨層設(shè)計(jì)的認(rèn)知Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)，加入MCU(Multi-channel Control Unit)模塊和 PCU(Power Control Unit)模塊，在考慮節(jié)點(diǎn)選擇信道傳輸數(shù)據(jù)流的同時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率，有效減少能耗。之后對(duì)AODV(Ad hoc On-demand Distance Vector routing)路由協(xié)議進(jìn)行修改得到符合認(rèn)知 Ad H

3、oc網(wǎng)絡(luò)特性的CAODV(Cognitive Ad hoc On-demand Distance Vector routing)路由協(xié)議，并在提出的認(rèn)知Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)上對(duì)CAODV從時(shí)延、吞吐量、能耗等方面進(jìn)行仿真分析，并且和單信道仿真平臺(tái)的仿真結(jié)果進(jìn)行比較，仿真結(jié)果表明，提出的認(rèn)知Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)由于使用多信道技術(shù)可以更有效的提高網(wǎng)絡(luò)性能，滿(mǎn)足數(shù)據(jù)流的信道分配算法研究的需求，并且由于使用功率控制模塊能夠有效減少節(jié)點(diǎn)的

4、能量消耗。
　　針對(duì)認(rèn)知Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)節(jié)點(diǎn)是以小電池組來(lái)供電，提出一種功率控制算法NPCA(Neighbour-Power Control Algorithm)，根據(jù)鄰居節(jié)點(diǎn)集動(dòng)態(tài)調(diào)整節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，有效減少節(jié)點(diǎn)的功率消耗。之后，針對(duì)認(rèn)知節(jié)點(diǎn)重新切換到使用過(guò)的頻段發(fā)現(xiàn)可用路徑問(wèn)題以及中間節(jié)點(diǎn)切換頻段問(wèn)題，提出一種具有路由表匯總機(jī)制和主動(dòng)更新路由表機(jī)制的認(rèn)知Ad Hoc路由協(xié)議ORT-AODV(Overlay Routing

5、 Table-Ad hoc On-demand Distance Vector routing)，并將功率控制算法NPCA加入到ORT-AODV路由協(xié)議中，提出一種加入功率控制算法的路由協(xié)議 PCORT-AODV(Power Control Overlay Routing Table-Ad hoc On-demand Distance Vector routing)，并且在認(rèn)知Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)中對(duì)ORT-AODV和PCORT-A

6、ODV進(jìn)行了仿真與性能分析。仿真結(jié)果表明ORT-AODV由于考慮認(rèn)知節(jié)點(diǎn)重新切換到使用過(guò)的頻段發(fā)現(xiàn)可用路徑問(wèn)題以及中間節(jié)點(diǎn)切換頻段問(wèn)題，能夠有效提高網(wǎng)絡(luò)性能，在時(shí)延以及吞吐量方面明顯由于CAODV，PCORT-AODV由于使用功率控制算法，能量消耗方面明顯優(yōu)于ORT-AODV。
　　最后本文基于SPT(Shortest Path Tree)最短路徑樹(shù)路由協(xié)議構(gòu)建適合于認(rèn)知 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的最短路徑樹(shù)算法 CR-SPT(Cogni

7、tive Radio-Shortest Path Tree)，考慮節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)加入和離開(kāi)，動(dòng)態(tài)更新組播樹(shù)，并且構(gòu)造一種能量函數(shù)，使用能量函數(shù)作為權(quán)值構(gòu)建基于能量函數(shù)的組播路由算法ESPT(Energy Shortest Path Tree)，之后在認(rèn)知Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)上對(duì)CR-SPT進(jìn)行仿真分析，并且跟SPTA(Shortest Path Tree Algorithm)和Dijkstra算法在節(jié)點(diǎn)刪除時(shí)組播樹(shù)更新次數(shù)和時(shí)間進(jìn)行比較，