MANET中基于拓扑控制的数据分发技术的研究

摘要

近年来，MANET中能量有效性的问题在学术界、产业界一直受到广泛关注。为了更高效地利用网络节点有限的能量，传统的研究主要集中在拓扑控制和传输功率控制两个领域，在保证网络连通性的情况下，优化其它方面的网络性能。然而，拓扑控制主要是从网络全局考虑，为了使整体性能满足一定的要求而进行的调整:相反，功率控制则是从局部链路的角度出发，调整节点的传输范围，以优化单跳传输能耗或多跳传输能耗为目标。因此，如果能够采取措施，将拓扑控制和功率控制巧妙地结合，则有望在全局和局部都能满足能量有效性的要求。
　　本文首先在传统的基于局部信息的拓扑控制算法的基础上，研究基于邻居个数的拓扑控制算法。然后，从节点间距离入手，结合随机几何知识，提出自适应的距离驱动的功率控制机制。最后结合所提出的拓扑控制算法和功率控制机制，形成数据分发算法，延长网络的生命周期，同时减小数据包的传输时延。论文的主要工作，体现在以下几个方面:
　　(1)研究基于邻居个数的拓扑控制:通过基于邻居节点的本地信息，对网络拓扑进行控制，并选择不同的邻居个数，对算法性能进行测量。发现当网络中的邻节点数保持在一定值时，网络各方面的性能都表现良好，一旦超过此值，网络性能会急剧下降。
　　(2)研究距离驱动的功率控制机制:节点间的距离在MANET中一直备受关注，在定量分析节点间的距离会给链路能耗带来影响后，本文提出从最优中继节点个数出发，建立链路的方法，并通过仿真实验，验证该方法的有效性。
　　(3)研究结合拓扑控制和功率控制的数据分发算法:基于拓扑控制算法和传输功率控制机制的研究，本文提出将拓扑控制和功率控制相结合，共同完成节能的数据分发，并使得网络全局性质和局部能耗都得到满足。
　　(4)通过仿真实验验证所提出的数据分发算法的性能:通过已搭建的仿真平台，对所提出的数据分发算法进行仿真实验，并对孤岛节点、网络总能耗、数据传输平均时延、数据包传递率等性能进行分析，通过与相关算法的对比，验证本文的数据分发算法的高效性。
　　仿真结果表明:相比已有算法，本文所提出的数据分发算法不仅延长了网络的生命周期，也在一定程度上节省了能量消耗，减小了数据包在网络中的传输时延。此外，由于网络整体性能能够在较长时间保持优良，这使得数据包具有较高的传输成功率。

目录

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摘要

论文插图索引

论文表格索引

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 研究目标及内容

1．2．1 研究目标

1．2．2 研究内容

1．3 论文的主要贡献与创新

1．4 论文的组织结构

第二章 MANET中的数据分发的研究现状

2．1 移动自组织网络技术

2．1．1 移动自组织网络的网络结构

2．1．2 移动自组织网络的应用

2．2 MANET拓扑控制算法

2．2．1 TCA_NN

2．2．2 TCA_NP

2．2．3 TCA_LI

2．3 MANET功率控制算法

2．4 本章小结

第三章 MANET中基于邻居个数的拓扑控制算法

3．1 符号及概念定义

3．2 相关工作的研究现状

3．3 基于邻居个数的拓扑控制算法

3．3．1 对称子图G-k

3．3．2 系统假设

3．3．3 算法描述

3．3．4 仿真实验

3．4 本章小结

第四章 MANET中自适应的距离驱动的功率控制机制

4．1 相关工作的研究现状

4．2 系统模型

4．2．1 最优中继节点个数

4．2．2 中继节点的最佳位置

4．3 ADPC机制

4．4 CTCNN算法

4．5 性能评估

4．5．1 仿真环境

4．5．2 平均能耗

4．5．3 端到端传输时延

4．6 本章小结

第五章 MANET中基于拓扑控制的数据分发算法

5．1 系统模型

5．1．1 系统假设

5．1．2 系统流程图

5．1．3 MAC帧结构

5．1．4 实时拓扑控制

5．2 实验环境

5．2．1 离散事件模拟器

5．2．2 构件库

5．2．3 分裂对象模型

5．2．4 NS进行网络模拟的方法和一般过程

5．3 仿真实验

5．3．1 参数设置

5．3．2 孤岛节点对比

5．3．3 网络总能耗对比

5．3．4 平均时延对比

5．3．5 数据包传递率对比

5．4 本章小结

第六章 论文总结与未来工作

6．1 论文工作总结

6．2 未来工作

参考文献

致谢

硕士阶段完成的工作