动态协同多目标能效优化策略研究与仿真实现

摘要

随着信息新技术的发展，移动多跳无线网络已成为下一代无线网络的重要组网方式。移动多跳无线网络具有部署快速，组网灵活，接入方便，可扩展性强等特点。由于上述特点，使移动多跳无线网络中技术得到飞速发展，随之带来网络设备的能耗与日俱增。根据相关数据表明，通信业每年消耗200亿度以上的电能，耗电总量在各行业中排名第14，其中一半以上是来自于无线网络的能源消耗。如何在动态移动的时变网络环境下构建高能效的多跳网络是其面对的重要问题。因此，研究大幅提高移动多跳无线网络能效的传输理论与技术成为当前无线通信领域的研究热点。
　　首先，本文研究了基于博弈论的能效路由算法。高能效路由机制是降低网络能耗的重要手段之一。本算法采用定向天线发送数据.研究网络在移动多跳网络环境中，利用非合作博弈论思想，建立网络的平均能效和网络QoS的最佳平衡机制。构建联合优化策略，来建立一个高能效的单播路径，继而减少网络能耗和提高网络能效。仿真结果表明，本文提出的算法能够明显的提高网络能效。
　　其次，本文研究了协同多目标能效优化算法。在传输数据的信号质量不变情况下，采用多目标优化策略和协同传输技术，降低发射节点发射功率的同时将路径中的节点参与协同传输，来提高网络在节能和能效方面的性能。仿真结果表明，本文所应用的协同多目标传输算法能够降低网络能耗，提高整个网络的生存时间和网络的平均能效。
　　最后，本文研究了基于离散粒子群路由传输算法。在实时数据传输网络中，网络的实时性尤为重要。本算法利用相互协作与信息相互共享的原则来建立路由，并且根据发送数据量的大小实时分配所要进行传输的信道。仿真结果表明本文所提的离散粒子群路由传输算法能够明显降低网络能耗，提高整个网络能效并提高整个网络的实时性，减少网络传输时延。

目录

声明

摘要

第1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 研究现状

1．2．1 网络能效路由协议的研究现状

1．2．2 协同传输的研究现状

1．2．3 定向天线的研究现状

1．3 本文的主要工作

1．4 课题来源

第2章 移动多跳相关技术概述

2．1 移动多跳网络简介

2．1．1 移动多跳网络基本结构

2．1．2 移动多跳网络特点

2．1．3 移动多跳网络的应用

2．2 协同传输技术简介

2．2．1 协作通信分类

2．2．2 技术特点

2．3 定向天线技术简介

2．4 能效模型简介

2．5 博弈论简介

2．6 粒子群简介

2．7 本章小结

第3章 基于博弈论的能效路由算法

3．1 概述

3．2 博弈论模型介绍

3．2．1 博弈论概念及发展

3．2．2 博弈论基本模型

3．3 网络模型

3．3．1 非合作博弈的功率控制模型

3．3．2 定向路由模型

3．4 基于非合作博弈定向能效单播路由算法

3．4．1 NPGDEE算法基本思想

3．4．2 NPGDEE算法原理

3．4．3 NPGDEE算法的能效能耗更新

3．4．4 NPGDEE算法步骤及流程图

3．5 仿真结果分析

3．5．1 相同网络拓扑不同波束角度

3．5．2 相同波束角不同网络拓扑

3．6 本章小结

第4章 基于协同多目标能效优化算法

4．1 概述

4．2 基本模型介绍

4．2．1 分簇模型

4．2．2 基本协同模型

4．3 MOEE算法

4．3．1 MOEE算法描述

4．3．2 算法原理

4．4 仿真结果与分析

4．4．1 仿真环境和参数

4．4．2 仿真结果分析

4．5 本章小结

第5章 基于离散粒子群路由传输算法

5．1 基本模型介绍

5．1．1 粒子群模型介绍

5．1．2 基于功率控制路由传输模型

5．2 离散粒子群路由算法

5．2．1 主要思想

5．2．2 算法原理

5．2．3 路由选择策略

5．3 路由传输机制

5．4 仿真结果与分析

5．4．1 仿真环境和参数

5．4．2 仿真结果分析

5．5 本章小结

第6章 总结

6．1 工作总结

6．2 未来展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文