移动自组网能量保护策略的研究

摘要

随着现代无线通信技术和因特网的发展与进步，人们对移动信息服务的需求也日益增长，任何人在任何时间、地点都能够获取信息并与他人通信的要求，已经成为人们对现代信息网络的切实需求。Ad-Hoc网络，由于其无需固定基础设施支持、能快速、简单组网，而且按照其设计的初衷，能够自组织、自修复，因此，正在成为下一代无线网络的有力竞争者。降低能量消耗是无线网络协议中最重要的设计目标之一，MAC层的功率管理机制是降低无线网络能量消耗的重要手段。 本文首先总结了移动自组网能量研究现状，阐述了移动自组网中节能策略面临的问题，并对基于网络层以及MAC层能量的节能策略进行了比较和分析，总结了它们的优缺点以及未来的发展方向。然后详细的描述了移动自组网MAC层功率管理原理，以及MAC的功率管理策略的研究方向。 本文在对802.11PSM的工作模式进行深入研究的基础上，提出了在网络负载较轻情况下的一种新的节能策略——802.11EPSM，该节能策略通过ATIM帧信息交换，改变了在一个BI周期里面802.11PSM只能将数据传送一跳的问题，使数据包能够尽可能的在一个BI周期中向下游节点传送，从而使得中间节点苏醒周期减少，达到节能的目的。同时通过ATIM帧信息交换使得节点能够根据数据包的数量来预测数据到达节点的时间，从而节点只需要在相应的时间苏醒，错开了节点的竞争周期，达到节能的目的。通过仿真实验结果表明与802.11PSM相比，EPSM在减少传输时延、减少能耗以及提高节点生存时间等方面较PSM有了较大的提高，在BI周期中数据包发生率低，且数据包经过的中间节点较多时，节能效率甚至可以比802.11PSM提高30﹪以上。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权说明

第一章绪论

1.1移动自组网的历史发展

1.2移动自组网的特点

1.3移动自组网的研究热点

1.3.1移动自组网的路由

1.3.2媒介访问控制(MAC)协议

1.3.3功率控制管理

1.3.4安全性问题

1.4论文的结构安排

第二章移动自组网能量节省策略

2.1移动自组网中的节能路由策略

2.1.1最小传送功率的策略

2.1.2基于节点电池能量感知的路由策略

2.1.3多径能耗均衡的路由策略

2.1.4基于拓扑控制的路由策略

2.1.5基于节能的组播和广播路由策略

2.2移动自组网链路层的节能策略

2.2.1发送功率控制节能机制

2.2.2 MAC层功率管理策略

2.3本章小结

第三章移动自组网MAC层功率管理原理

3.1 MAC层功率管理策略

3.1.1减少冲突

3.1.2减少侦听

3.1.3减少状态转换

3.1.4自适应的功率控制和多速率调制

3.1.5减少控制开销

3.1.6自适应的自动重传(ARQ)和前向纠错(FEC)

3.1.7能量消耗的优先级

3.2功率管理模型

3.3经典的MAC层能量优化方案

3.4本章小结

第四章新型移动自组网MAC层节能机制EPSM

4.1无线网卡的工作模式及能耗

4.2节能机制PSM

4.3新的节能机制EPSM

4.3.1 EPSM节能机制的描述

4.3.2 EPSM中的数据结构

4.3.3 EPSM算法的关键步骤

4.4 EPSM延时性能分析

4.4.1 IEEE802.11 noPSM

4.4.2 IEEE802.11 PSM

4.4.3 IEEE802.11 EPSM

4.4.4比较分析

4.5 EPSM节能性能分析

4.5.1 IEEE802.11 noPSM

4.5.2 IEEE802.11 PSM

4.5.3 IEEE802.11 EPSM

4.5.4比较分析

4.5本章小结

第五章网络仿真工具NS2及仿真结果分析

5.1 NETWORK SIMULATOR简介

5.2仿真过程

5.2.1移动特性仿真

5.2.2产生业务类型

5.2.3编写仿真脚本

5.2.4后期数据处理与分析

5.3仿真结果与分析

5.3.1仿真模型及性能参数

5.3.2仿真实验结果及分析

5.4本章小结

第六章结束语

6.1研究开发工作总结

6.2进一步的研究工作

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要的研究成果