無線網(wǎng)絡(luò)資源管理的跨層研究.pdf

1、在無線網(wǎng)絡(luò)中，有效地提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率一直是研究的熱點(diǎn)問題。如何使用無線資源管理的各種方法對復(fù)雜的無線物理信道、網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行合理配置，完善網(wǎng)絡(luò)協(xié)議兼容性及保障不同特性業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量等方面的研究，都是無線網(wǎng)絡(luò)資源管理的重要內(nèi)容。本文基于無線網(wǎng)絡(luò)資源管理的跨層設(shè)計方法，研究了無線傳感網(wǎng)絡(luò)的分簇算法和介質(zhì)接入機(jī)制，研究了無線城域網(wǎng)的準(zhǔn)入控制機(jī)制。本論文的主要研究工作如下： 無線傳感網(wǎng)絡(luò)的分簇算法。分簇算法利用跨層設(shè)計，使得低層協(xié)議可以

2、感知應(yīng)用層的需求，同時滿足傳感網(wǎng)絡(luò)資源管理分布式、能量高效利用的要求。在經(jīng)過對已有分簇算法的仔細(xì)研究后發(fā)現(xiàn)，單跳通信是無線傳感網(wǎng)絡(luò)能量消耗不均衡和缺乏可擴(kuò)展性的主要原因。無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)是最具代表性的分簇算法。本文在LEACH的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使用多跳通信來交換信息，提出了基于LEACH的增強(qiáng)型多跳分簇算法EMCA(Enhanced Multi

3、hop Clustering Algorithm)。對該算法的性能進(jìn)行理論分析，證明與LEACH相比較，EMCA可以有效地節(jié)約能量，延長網(wǎng)絡(luò)生存時間，具有更好的可擴(kuò)展性。 多跳分簇傳感網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)接入機(jī)制。MAC協(xié)議對無線傳感網(wǎng)絡(luò)的性能有較大影響，時分復(fù)用(TDMA)機(jī)制的一些特點(diǎn)使其成為最適合用于傳感分簇網(wǎng)絡(luò)簇內(nèi)通信的介質(zhì)接入機(jī)制。本文在提出的EMCA算法基礎(chǔ)上，對簇內(nèi)的MAC機(jī)制進(jìn)行研究，結(jié)合路由信息，提出一種適用于簇內(nèi)多跳拓

4、撲結(jié)構(gòu)的跨層設(shè)計的TDMA調(diào)度算法，并對其進(jìn)行了分析。算法先為簇內(nèi)路由樹的關(guān)鍵路徑上各節(jié)點(diǎn)分配時隙，按照一定的原則安排盡可能多的節(jié)點(diǎn)同時發(fā)送。與已有的幾種分簇網(wǎng)絡(luò)TDMA調(diào)度機(jī)制相比較，本文提出的調(diào)度算法可以建立非常緊湊的時隙幀，有效利用無線介質(zhì)資源，大大降低網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)發(fā)送的總延遲時間，同時能夠平衡簇內(nèi)的能量消耗。無線城域網(wǎng)的準(zhǔn)入控制機(jī)制。IEEE 802.16協(xié)議中，連接為系統(tǒng)的帶寬請求、QoS支持提供最基本的機(jī)制，準(zhǔn)入控制是網(wǎng)絡(luò)保證