移動(dòng)多跳無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中鏈路協(xié)同的能效優(yōu)化方法研究.pdf

1、隨著信息新技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)多跳無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)已成為下一代無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的重要組網(wǎng)方式。移動(dòng)多跳無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)具有部署快速，組網(wǎng)靈活，接入方便，可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)。由于其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)而動(dòng)態(tài)變化，特別是其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)常常為了適應(yīng)特殊應(yīng)用而配備的能量有限，如何在動(dòng)態(tài)移動(dòng)的時(shí)變網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下構(gòu)建高能效的多跳網(wǎng)絡(luò)是其面對(duì)的重要問(wèn)題。提高網(wǎng)絡(luò)能效可以用更少的能量傳輸更多的信息，達(dá)到保證通信質(zhì)量的同時(shí)降低系統(tǒng)能量消耗的目的，從而提高系統(tǒng)效率，改善系統(tǒng)性能。本文

2、利用鏈路協(xié)同研究移動(dòng)多跳無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的能效協(xié)同優(yōu)化方法，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的能效路由算法。
　　本文首先研究了鏈路協(xié)同的能效路由協(xié)議。高能效的路由協(xié)議是降低無(wú)線(xiàn)網(wǎng)路能耗的最重要方法之一。設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單高效的路由協(xié)議使之能感知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，快速準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)路由，更新鏈路狀態(tài)并動(dòng)態(tài)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞倪B接。近些年來(lái)很多學(xué)者做了大量的研究，但是由于很多設(shè)計(jì)其考慮的模型并不夠細(xì)致，它們通過(guò)直接變更路由的方式達(dá)到能效目的，卻忽略了變更路由所造成的代價(jià)，造

3、成了大量的能量消耗。在802.11 DCF機(jī)制下，本論文仔細(xì)的設(shè)計(jì)了路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)方案。其中路由發(fā)現(xiàn)方案代價(jià)低、速度快，路由維護(hù)方案利用鏈路協(xié)同的思想以帶價(jià)最小的方式建立高能效的路由。仿真結(jié)果表明，本文所提的鏈路協(xié)同能效路由協(xié)議能夠明顯的提高網(wǎng)絡(luò)能效。
　　其次，本文研究了鏈路協(xié)同的能效休眠協(xié)議。經(jīng)過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)在不同工作狀態(tài)下的能耗分析，表明休眠是降低節(jié)點(diǎn)能耗的重要措施。休眠不僅大大降低了空閑監(jiān)聽(tīng)能耗和不必要的“偷聽(tīng)”能耗，在一定

4、程度上避免了沖突和干擾。然而節(jié)點(diǎn)關(guān)閉射頻導(dǎo)致它不能感知周?chē)耐ㄐ?，休眠?dǎo)致多跳時(shí)延加大，重負(fù)載下吞吐量降低。因此必須解決節(jié)點(diǎn)的休眠協(xié)調(diào)同步問(wèn)題。本論文結(jié)合路由協(xié)議、休眠機(jī)制和同步算法三個(gè)方面，將休眠機(jī)制劃分為有節(jié)點(diǎn)占用信道時(shí)休眠和信道空閑時(shí)基于信道平均空閑時(shí)間的同步休眠兩部分，利用鏈路協(xié)同的方式實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)休眠。仿真結(jié)果表明本文所提的鏈路協(xié)同休眠能效路由協(xié)議能夠明顯降低網(wǎng)絡(luò)能耗，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能效并降低因休眠造成的時(shí)延。<

5、br>　　最后，本文研究了鏈路協(xié)同的速率自適應(yīng)機(jī)制。在可變速率網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)發(fā)送端使用不同的發(fā)送功率發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)鏈路帶寬不同。發(fā)送節(jié)點(diǎn)速率變化時(shí)，接收節(jié)點(diǎn)在理想帶寬下接收每bit數(shù)據(jù)所消耗的能量和接收信噪比也會(huì)相應(yīng)的改變。每個(gè)節(jié)點(diǎn)所選擇的傳輸策略、所處的位置和所選擇的傳輸速率決定了網(wǎng)絡(luò)的性能，如:能耗、能效。在以不同速率發(fā)送信息條件下，其能效大小會(huì)有所不同。移動(dòng)多跳無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中，從源節(jié)點(diǎn)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路徑中存在多條鏈路，恰當(dāng)?shù)膮f(xié)調(diào)路徑中節(jié)點(diǎn)的發(fā)