基于干扰模型的无线网络CDS构造算法研究

摘要

21世纪是信息时代,而且网络在日常生活中越来越常见。为了满足更多的需求,无线网络应运而生。但是由于无线网络的特点,使得网络中的能量是一个非常重要的资源。因此,为了节省网络中的能量、延长网络寿命,许多学者提出通过构造一个虚拟骨干网来对网络进行拓扑控制,进而实现无线网络的可扩展性和高效性。虚拟骨干网可以简化网络中的路由,将网络中的通信限制在重要的链路上,极大地减少了节点的能量消耗。
　　构建虚拟骨干网的技术有很多,本文主要是采用连通控制集(CDS)技术,它是实现层次型拓扑控制的技术之一并且目前是国内外研究的重点问题之一。给定一个图(,)G V E=,其中V是G中节点的集合, E是边的集合,那么图G的一个控制集是子集'V V?,使得V中的节点要么属于'V,要么是'V中节点的一跳邻居。图的连通控制集是指由控制集'V所导出的子图是连通的。
　　但是随着 CDS构造算法研究的深入,我们在考虑时不再仅仅考虑网络节能方面。当网络处于活动状态时,一些节点在传输数据时有可能会影响其他节点接收数据。如果一个节点的一个邻居在某时刻传输数据,那么该节点在同一时刻就不能正确的从它的邻居中接收到数据。这种节点的相互之间的影响就称为干扰。干扰是无线网络中的常见现象,影响包括能量消耗、吞吐量、网络寿命在内的网络性能。拓扑控制的最初目标之一就是减少干扰,因此可以通过拓扑控制达到节能和减少干扰的双层目标。本文以现存的CDS算法为基础,添加干扰因素并设计不同干扰模型下具有不同性能的连通控制集算法。同时本文对算法进行了理论分析并利用仿真实验证明了结果的正确性。
　　本文共包括五部分。第一章对无线网络作了简单的介绍,给出了本课题的研究背景及意义并分析了目前的研究现状。第二章对现存的干扰模型进行了详细的描述,并给出了它们的优缺点。第三章详细介绍了在最大边干扰负载模型下,依靠节点优先级排序来构造网络的连通控制集的算法。在第四章中利用四种基本的干扰模型,给出了一种新的干扰模型并在此基础上提出了一个新的干扰感知的CDS构建算法。第五章对全文进行了总结并对下一步的工作提出了设想。

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第一章 绪论

1.1 无线网络概述

1.2课题背景及研究意义

1.3 国内外研究现状

1.4 论文的组织结构

第二章 干扰模型概述

2.1 干扰模型

2.2 物理干扰模型

2.3 协议干扰模型

2.4 混合干扰模型

2.5 本章小结

第三章 无线Ad Hoc网络中干扰感知的拓扑管理算法

3.1 网络模型

3.2 I-TMPO算法描述(Interference-Topology Management by Priority Ordering)

3.3 理论分析

3.4 仿真结果

3.5 本章小结

第四章 无线Ad Hoc网络中点-边干扰模型下的连通控制集构建算法

4.1 网络模型

4.2 N-E-CDS(Node-Edge-CDS)算法

4.3 仿真实验

4.4 本章小结

第五章 总结和展望

5.1 总结

5.2 下一步工作

参考文献

在校期间发表的学术论文

致谢