Ad hoc网络的动态熵值组合加权分簇算法研究

摘要

Ad hoc网络是由移动设备间通过无线链接构成的自组织网络。Ad hoc网络分簇算法是一种有效的网络资源管理技术,它可以控制网络开销、管理移动节点、控制信道接入、提高无线资源的使用效率;此外,分簇结构的稳定性会直接影响到网络的吞吐量、能耗、时延、丢包率等性能。
　　目前,基于加权的分簇因其卓越的性能已成为Ad hoc网络中的主流分簇算法。该算法的设计思想是,根据不同的因素以及这些因素的重要程度来确定组合权值。然而,已有的加权分簇算法大多只关注各项因素的计算方法,对各因素的权重配置以及计算得到权值后如何更加有效的进行分簇并没有进行深入的研究。由于权值中不同因素所占比例不同,它们分别对应着不同的应用需求,如何设计出合理的因素权重计算方法是分簇算法面临的一个重要问题。此外,Ad hoc网络是一个节点动态变化的网络,各因素的相对重要程度始终处于一种动态的变化过程中。因此,Ad hoc网络分簇算法必须将节点的动态特性纳入到各因素权重的计算中,以完成合理的分簇。
　　论文针对Ad hoc网络的动态熵值组合加权分簇算法展开研究。全文安排如下:第1章介绍Ad hoc网络的定义、产生背景及关键技术;第2章对Ad hoc网络结构、应用进行介绍。第3章提出了一种动态熵值组合加权的Ad hoc网络分簇算法,并对该算法进行性能分析;第4章对提出的分簇算法进行仿真验证;结论部分对全文进行了总结,并对其发展方向进行展望。
　　第3、4章是本论文的研究重点。在第3章中,提出了节点的动态熵值计算法,它将网络的稳定性因素纳入到节点的权重计算中,是对传统熵值法的一种改进。动态熵值法不仅考虑了某一时刻节点各因素值的差异程度,而且从稳定性的角度出发,依据各节点此时刻之前一段时间的数条消息记录上下界边界值的偏差,运用优化算法确定权重。通过结合动态熵值确定的权重和主观赋权法得到组合权重并完成分簇。此外,为了避免由于网络环境的不稳定造成的簇头频繁替换现象,本章还提出了一种新的蒙特卡洛优化方法进行簇的维护。第4章是对所提算法进行了性能仿真,结果表明:改进的动态熵值组合加权分簇算法在网络稳定性方面(节点簇间转移次数、簇头更新次数等指标)的性能均优于同类算法。

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1 绪论

1.1 无线Ad hoc网络概述

1.2 基于权值分簇算法的权重研究现状

1.3 论文的研究意义

1.4 论文的主要工作及内容安排

1.5本章小结

2 Ad hoc自组网分簇算法

2.1 Ad hoc自组网特点

2.2 Ad hoc自组网的分簇结构

2.3 Ad hoc自组网中典型的分簇算法

2.4 各分簇算法的性能比较和分析

2.5 基于权值分簇算法的权重算法

2.6 本章小结

3 动态熵值组合加权分簇算法

3.1 问题描述

3.2 CBMD分簇算法

3.3 动态熵值权重因子

3.4 基于动态熵值权重的分簇

3.5 簇维护

3.6 本章小结

4 动态熵值组合加权分簇算法性能

4.1 NS2仿真工具

4.2 NS2原理

4.3 NS2模拟过程

4.4 算法仿真与分析

4.5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果