基于多点中继协作的动态多维协同能效优化方法研究

摘要

近年来，随着通信技术的不断发展，移动多跳无线网络也成为了下一代无线网络的重要组网方式。其中移动多跳无线网络具有接入方便，组网灵活，部署快速等优势特点，但其能耗的限制是移动多跳无线网络必须要解决的问题，因为其网络拓扑是随着时间不断变化的，对应其网络设备的电源也是非固定的，只能维持有限的时间。所以本文从能效出发，利用尽量小的能耗来实现网络信息传输的最大化。中继协作通信有助于提高网络能效，本文利用中继协作通信研究移动多跳无线网络中的能效优化方法。
　　首先，本文研究了在移动多跳无线网络环境下多点中继协作策略。在节点移动的环境下，源节点到目的节点的路由也是在不断变化的。近些年来很多学者对路由的快速、准确发现与路由的动态维护做了大量的研究，但是本算法中的路由发现方案还要基于与协作节点的位置关系来选择，如果所选择的路由位置对应的协作节点能效性能不是很好，那么就必须通过提高节点的发射功率来保证链路的信噪比要求，从而不能达到提高能效的目的。所以本算法以能效为目的，根据路由与协作节点的位置关系来建立路由，并且选择合适的节点协作所在链路数据传输。仿真结果表明，本文提出的移动多跳无线网络环境下基于协作通信的多点中继协作能效算法能够明显的提高网络的能效。
　　其次，本文研究了在节点缓慢变化环境下的移动多跳无线网络协同能效优化策略。在移动多跳无线网络环境下，节点的位置是不断变化的，通过构建节点缓慢变化的移动模型，利用滑动时间窗记录、分析移动节点在过去时间内在移动速度、移动方向、节点能量、节点工作时长等多维参数的变化趋势，从而根据节点间的距离变化控制其发送功率，以及预测源节点到目的节点路由的变化情况，这样就减少了发送数据与路由维护的功耗;另一方面，根据记录的节点能量与工作时长的变化情况，可以对不同网络节点进行能量均衡，防止部分节点由于过度使用而过快的将能量耗完，从而延长了网络的生存时间，提高了网络能效。仿真结果表明，本文提出的节点缓慢变化环境下的移动多跳无线网络协同能效优化算法，很好的提高了网络的能效，并且延长了网络的生存时间。

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

1．3 本文的主要工作

1．4 课题来源

第2章 移动多跳无线网络概述

2．1 多跳无线网络概述

2．1．1 多跳无线网络研究背景

2．1．2 多跳无线网络分类与特点

2．1．3 多跳无线网络的应用

2．2 协作传输技术概述

2．2．1 协作传输的概念

2．2．2 协同传输的基本原理

2．2．3 协同传输技术的特点

2．3 BP神经网络概述

2．4 本章小结

第3章 移动多跳无线网络环境下基于协作通信的能效算法

3．1 概述

3．2 网络模型介绍

3．2．1 节点移动模型

3．2．2 中继协作模型

3．2．3 网络能效模型

3．3 路由发现与协作节点选择方案

3．3．1 路由发现

3．3．2 协作节点的选择

3．4 路由维护与协作节点的重新选择

3．4．1 路由维护

3．4．2 协作节点的切换

3．5 仿真结果及分析

3．5．1 仿真环境及参数

3．5．2 路由协议与协作节点选择的仿真与分析

3．5．3 网络能耗和能效的仿真与分析

3．6 本章小结

第4章 移动多跳无线网络缓慢变化下的协同能效优化

4．1 概述

4．2 基本模型介绍

4．2．1 滑动时间窗模型

4．2．2 节点移动预测模型

4．3 节点功率控制策略

4．4 节点能量均衡策略

4．5 能效分析

4．6 仿真结果及分析

4．6．1 仿真环境及参数

4．6．2 网络能耗与网络能效的仿真与分析

4．7 本章小结

第5章 总结

5．1 工作总结

5．2 未来展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参与的科研项目