無線Ad hoc網(wǎng)絡(luò)分層路由問題研究.pdf

1、無線adhoc網(wǎng)絡(luò)具有無中心、自組織、自適應(yīng)、可快速展開、可移動等特點,旨在建立一個可即時展開、隨意通信并對網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)變化迅速作出反應(yīng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),可應(yīng)用于軍事戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)、緊急服務(wù)和災難恢復等諸多領(lǐng)域,它的出現(xiàn)引起了世界許多國家的軍事部門、工業(yè)界和學術(shù)界的極大關(guān)注. Ad hoc網(wǎng)絡(luò)沒有類似蜂窩通信中基站的骨干基礎(chǔ),所以基于虛擬骨干網(wǎng)的分層路由機制日漸成為國內(nèi)外研究的熱點.已存在的分層路由機制鑒于主機的移動性,要求虛擬骨干網(wǎng)的

2、高更新和高維護率,由此引起大量的控制開銷和能耗.為了解決這個問題,本文利用網(wǎng)絡(luò)圖論中的一些理論,在不同的應(yīng)用環(huán)境下給出幾種虛擬骨干網(wǎng)的模型、構(gòu)建及基于穩(wěn)定性和節(jié)能的算法設(shè)計,并針對這些骨干網(wǎng)提出相應(yīng)的分層路由機制,主要研究內(nèi)容和貢獻如下: 考慮到主機的功率大小和在線時間長短對虛擬骨干中心的相對穩(wěn)固性的影響,提出用基于極大權(quán)的最小連通支配集模擬虛擬骨干網(wǎng)；并給出其數(shù)學模型和相應(yīng)的啟發(fā)式算法,確保了性能強的主機擔任骨干節(jié)點；通過優(yōu)化

3、規(guī)則確保骨干網(wǎng)的極小性,有效地減小了控制分組轉(zhuǎn)發(fā)開銷；最后進行了仿真驗證. 對規(guī)模較大、移動較頻繁的ad hoc網(wǎng)絡(luò),用獨立支配集構(gòu)建虛擬骨干網(wǎng),克服了骨干節(jié)點之間必須維護連通性的問題,使得拓撲變化較快時骨干網(wǎng)的重構(gòu)能快速實現(xiàn)；采用動態(tài)按需路由機制,解決了骨干節(jié)點要維護路由表的問題； 還利用極大獨立集的求解得到極小獨立支配集；并通過仿真測試了算法的正確性及自恢復能力. 針對Ad hoe傳感器網(wǎng)絡(luò)只進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶?/p>

4、點,提出用極大權(quán)中繼集的根樹模擬虛擬骨干網(wǎng),構(gòu)成高效能的多級簇樹；通過優(yōu)先選擇剩余能量高、與所有鄰居交換信息耗能少的傳感器節(jié)點為簇頭的策略和定期更換簇頭及移動基站的機制,減小和均衡每個傳感器的耗能,從而延長全網(wǎng)的壽命.仿真結(jié)果表明了算法的有效性. 提出基于有網(wǎng)關(guān)的多級簇樹的路由機制,先通過求解具極大權(quán)的極大獨立集得到合理的簇頭,并在簇頭之間引入一些網(wǎng)關(guān)節(jié)點做中繼轉(zhuǎn)發(fā),解決了簇頭距離過大耗能增加的問題,更進一步地延長了全網(wǎng)的壽命.