LR-WPAN Mesh网络地址分配算法研究

摘要

IEEE802.15.5标准为低速率无线个域网提供了具有更好扩展性和稳定性的Mesh结构，同时保证了低功耗、低成本的特性，但该标准LR-WPAN Mesh部分的地址分配算法在地址分配控制开销和时间方面存在冗余;移动终端节点的重新加入机制中，多跳地址申请可能增加节点存储开销。在本文研究中，首先介绍IEEE802.15.5标准中LR-WPAN Mesh网络概况，并将LR-WPAN Mesh网络地址分配算法和相关的地址分配算法进行分析与比较，然后针对现有LR-WPAN Mesh网络地址算法的不足，提出两种改进算法。
　　 改进算法一是针对IEEE802.15.5标准中的LR-WPAN Mesh地址分配算法在地址分配控制开销和时间方面存在冗余的问题，提出的一种高效快速的LR-WPANMesh地址分配算法(Efficient and Rapid Address Assignment algorithm for LR-WPANMesh，ERAA)。该算法通过改变地址分配条件减小组网的平均耗时，然后通过简单的计算方式简化控制分组中的信息并去除冗余控制消息从而减少了控制开销。理论和仿真结果表明，ERAA地址分配算法的平均控制开销和平均组网耗时的性能相对原始算法得到了提升。
　　 改进算法二是针对IEEE802.15.5标准中LR-WPAN Mesh网络在移动终端节点的重新加入机制上由于向非下层节点进行多跳地址申请会额外增加节点存储开销的问题，提出的一种支持节点移动的LR-WPAN Mesh地址分配算法(AddressAssignment algorithm to Support Portability for LR-WPAN Mesh，AASP)。该算法在移动节点的邻居节点中无空闲地址时，如果邻居节点的地址块包含了移动节点原始地址则优先选其作为父节点并向原始父节点路径申请地址，减少向原始父节点通知节点移动的开销;需要多跳地址申请时，所选父节点优先考虑向的下层节点申请从而减小节点额外的存储开销;在组网的关联阶段，通过将移动节点加入深度较大的路由节点，使节点移动后网络深度较大的节点位置拥有更多可使用地址，增加多跳向下层节点申请地址的成功率。理论和仿真结果表明，改进的算法相对原始机制减小了节点存储开销和一定的控制开销。
　　 本文最后总结全文，并提出了LR-WPAN Mesh网络地址分配算法进一步研究的方向。

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摘要

缩略语

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表目录

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要内容与结构安排

第二章 LR-WPAN Mesh网络和OPNET仿真软件概述

2．1 LR-WPAN Mesh网络的概念介绍

2．2 LR-WPAN Mesh网络地址分配原理介绍

2．2．1 地址分配算法

2．2．2 地址分配的调整

2．3 LR-WPAN Mesh网络对终端节点移动的支持

2．3．1 检测终端节点移动

2．3．2 终端节点重新加入网络

2．3．3 通知相关节点移动情况

2．4 LR-WPAN Mesh单播路由算法

2．4．1 Mesh网络拓扑发现和建立

2．4．2 单播路由算法

2．5 LR-WPAN Mesh地址分配算法的不足

2．6 OPNET仿真软件概述

2．6．1 OPNET简介

2．6．2 OPNET通信仿真机制

2．7 LR-WPAN Mesh地址分配算法在OPNET中的实现

2．7．1 网络模型

2．7．2 节点模型

2．7．3 进程模型

2．7．4 LR-WPAN Mesh地址分配算法分组格式

2．8 本章小结

第三章 高效快速的LR-WPAN Mesh地址分配算法

3．1 高效快速的LR-WPAN Mesh地址分配算法ERAA

3．1．1 ERAA算法新机制与要解决的技术问题

3．1．2 ERAA算法基本操作

3．1．3 ERAA算法的适用范围与不足

3．2 ERAA算法的仿真

3．2．1 理论分析

3．2．2 进程模型

3．2．3 ERAA算法分组格式

3．3 仿真结果及分析

3．3．1 仿真环境配置

3．3．2 实验数据与分析

3．4 本章小结

第四章 支持节点移动的LR-WPAN Mesh地址分配算法

4．1 支持节点移动的LR-WPAN Mesh地址分配算法AASP

4．1．1 AASP算法新机制与要解决的技术问题

4．1．2 AASP算法基本操作

4．1．3 AASP算法的适用范围与不足

4．2 AASP算法的仿真

4．2．1 理论分析

4．2．2 进程模型

4．2．3 AASP算法分组格式

4．3 仿真结果及分析

4．3．1 仿真环境配置

4．3．2 实验数据与分析

4．4 本章小结

第五章 结论与未来工作

5．1 结论

5．2 未来的工作

致谢

参考文献

附录：攻读硕士期间主要的研究成果