Ad hoc分簇算法与基于簇结构路由协议的研究

摘要

移动Ad Hoc网络是由一系列带有无线收发装置的移动终端组成的多跳、无需固定基础设施和中心节点的临时性自治网络系统,具有组网快捷、灵活,且不受有线网络约束的特点,可广泛应用于军事行动、紧急搜索、灾难救助、法律执行以及办公会议等多种场合,具有广阔的应用前景。
　　 网络的分簇结构可以解决Ad hoc大规模网络中扩展性和管理方面的问题。利用分簇算法,将网络分成多个簇,从而提升网络的的可扩展性,加强网络的管理,提高网络的整体性能。
　　 为有效解决Ad hoc网络簇结构的稳定性问题,在现有分簇算法基础上提出一种自适应分布式权值分簇算法(ADWCA)。通过计算每个节点的移动性、平均邻居距离、节点度以及能量消耗四个因素的加权和而实现对随机分布节点自适应动态分簇,同时利用可用度指标优化簇内节点数。仿真结果表明,新分簇算法相对于已有的分簇算法具有更好的稳定性和负载均衡的优点。
　　 无人机是目前迅速发展的技术领域之一,特别是在军事领域中的应用更是今非昔比。本文通过对无人机相关技术背景的研究,提出针对无人机特点的移动预测分簇算法(MPCA)。该分簇算法中运用字典树trie结构的预测算法以及链路保持连接时间(LET)移动模型来解决无人机的快速移动性问题。通过合理的簇头选举算法以及按需的簇维护机制,保证了簇结构的稳定性以及网络的整体性能。
　　 本文在分析现有Ad hoc路由协议机制的基础上,利用链路连接时间值对网络进行分簇,并且将链路连接时间值运用到DSR和DSDV路由协议中,利用LET值对两种路由协议的路由建立过程和路由更新过程进行了改进,有效提高了分组数据的传输率。
　　 在本文的实验仿真中,利用网络仿真工具NS2,实现以上算法的模拟和路由协议的改进,并且对仿真结果进行分析和比较。

目录

文摘

英文文摘

图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 移动Ad hoc网络概述

1.2.1 移动Ad hoc网络的定义

1.2.2 移动Ad hoc网络的特点

1.2.3 移动Ad hoc网络的关键技术

1.2.4 移动Ad hoc网络的应用

1.3 本文的研究内容和组织结构

第二章 移动Ad hoc网络结构与典型分簇算法

2.1 Ad hoc网络的体系结构

2.1.1 移动Ad hoc网络的节点结构

2.1.2 Ad hoc网络的层次结构

2.1.3 Ad hoc网络的协议栈

2.2 Ad hoc典型分簇算法

2.2.1 Ad hoc网络分簇结构的必要性

2.2.2 Ad hoc网络分簇算法的概念

2.2.3 Ad hoc网络典型分簇算法

2.2.4 Ad hoc分簇算法分析与评估

2.2.5 簇维护和相关机制

2.3 仿真工具NS2介绍

2.4.本章小结

第三章 自适应分布式权值分簇算法

3.1 加权分簇算法(WCA)

3.1.1 WCA分簇算法的假设

3.1.2 WCA算法描述

3.1.3 系统运行和维护策略

3.1.4 WCA算法优点与不足

3.1.5 WCA的改进的可行性和必要性

3.2 ADWCA算法

3.2.1 分簇的结构

3.2.2 节点的移动性分析

3.2.3 ADWCA描述

3.2.4 ADWCA算法分析与改进

3.2.5 算法实现

3.2.6 分簇算法性能指标

3.2.7 仿真实验分析比较

3.3 本章小结

第四章 用于无人机组网的移动预测分簇算法(MPCA)

4.1 无人机组网的必要性

4.2 无人机组网要考虑的问题

4.3 无人机组网关键问题

4.4 链路保持连接时间移动预测模型

4.5 基于字典树trie结构的预测算法

4.6 移动预测的稳定分簇算法描述(MPCA)

4.7 算法实现与仿真

4.8 本章总结

第五章 Ad hoc簇结构路由协议

5.1 Ad hoc网络的单播路由协议

5.1.1 主动路由协议和按需路由协议

5.1.2 平面式路由协议和分簇式路由协议

5.2 Ad hoc网络的分簇式路由协议

5.3 移动预测模型在DSR和DSDV中的应用分析

5.4.改进的路由协议的仿真与分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文