無線Ad Hoc網絡中的組播路由算法研究.pdf

1、隨著現代無線通信技術和因特網的發(fā)展與進步，任何人在任何時間、任何地點都能夠獲取信息并與他人通信，已經成為人們對現代信息網絡的切實要求。無線Ad Hoc網絡是一種移動通信技術和計算機網絡技術相結合的網絡，是由彼此對等的、自主的移動節(jié)點組成的多跳自組織無線網絡。無線Ad Hoc網絡無需固定基礎設施支持，能快速、簡單組網，并且按照其設計的初衷，能夠自組織、自修復，因此，正在成為下一代無線網絡的有力競爭者。在Ad Hoc網絡中，網絡的住處交換采

2、用了計算機網絡中的分組交換機制，組網卻不受地理位置和有無固定的通信基礎設施的限制，可獨立組網，也可聯(lián)入其他網絡。此外，用戶終端可以自由移動，每個終端都兼有路由器和主機兩種功能。 由于架構無線Ad Hoc網絡非常方便，而且可快速適應網絡的動態(tài)拓撲變化，所以它可廣泛應用于災難救助、戰(zhàn)場指揮、臨時會議、協(xié)同工作等場合，這些應用通常都有一個共同的特征，就是一到多或是多到多的數據傳輸，因此，組播通信在無線Ad Hoc網絡中具有非常重要的作

3、用。 在無線Ad Hoc網絡中，一個通信請求可以通過單跳完成，也可以通過若干個中繼節(jié)點完成，因此，在設計路由算法時必須要考慮中繼節(jié)點的選擇，另外，由于網絡中節(jié)點是依靠電池供應能量的，所以，節(jié)能問題是無線Ad Hoc網絡中的一個核心問題。本文就無線Ad Hoc網絡的組播節(jié)能問題進行了研究，并取得了一定的成果。 本文的主要工作和貢獻包括： 1.研究了無線Ad Hoc網絡的研究熱點以及現有的組播路由協(xié)議，并深入分析了基

4、于源端的樹型結構組播路由算法，研究了該類算法的不足，并提出了改進方案。 2.提出了一個最小化能量組播路由算法。在無線Ad Hoc網絡中，能量消耗是路由算法的一個重要衡量標準。本文先利用圖理論為該問題建模，簡單分析了網絡中只有三個節(jié)點的情況，并推廣到一般網絡。然后在分析現有算法不足的基礎上，提出了一個以最小化能量為目標的路由算法GMBR(Greedy Maximum-Branch Replacement)，并比較了該算法和已有算法

5、的性能，實驗結果顯示所提算法在節(jié)省總能量消耗方面優(yōu)于原算法，能夠有效地減少能量消耗，并且很容易改進成一個并行算法進一步提高效率。最后將該算法擴展到了組播情況。 3.提出了一個最大化網絡生命期組播路由算法。在無線Ad Hoc網絡中，如果只是以最小化能量為目標，勢必會導致網絡中某一部分節(jié)點能量消耗過快，從而會縮短網絡生命期。因此，在前面章節(jié)的基礎上，本文研究了節(jié)能問題的另一方面一最大化網絡生命期。本文首先給出了該問題的理論模型，并分

6、析了節(jié)點初始能量相等和不相等兩種情況，然后針對節(jié)點初始能量不相等的情況提出了一個貪心算法WMST(Weighted Minimum Spanning Tree)，該算法考慮了節(jié)點的能量和鏈路的能量消耗。實驗結果表明，算法存優(yōu)化生命期方面優(yōu)于已有算法。 4.提出了一個平衡能量負載組播路由算法。本文先證明了最大化網絡生命期并不能保證總能量最小，然后在前面提出的最大化網絡生命期算法WMST的基礎上，本文作出了進一步改進，提出了Impr