移动自组网络中若干问题的建模与分析

摘要

移动自组网络是4G中的重要研究课题之一，它已成为通信科学技术中目前研究的热点问题。本论文主要研究移动自组网络路由关键性能参数和QoS路由算法中的捷径冲突现象两方面的内容。通过建立相关问题的数学模型，定量分析了网络的一些关键性能参数和成功地解决了QoS路由算法中的捷径冲突问题。具体工作如下： 1．在定向天线技术的支持下，建立了移动自组网络空间可重用的贝努利随机图模型，获得了DSR路由协议下平均泛洪距离的解析公式和泛洪距离的概率母函数；给出了有效对称路由概率、发现有效路由平均时问、成功路由代价等关键性能参数的解析分析；在网络性能参数定量分析的基础上，对空间可重用和无重用的网络进行了比较分析，结果显示空间重用度增大，则平均泛洪距离、路由发现时延、网络代价减少。网络使用定向天线后，空间重用度增大，从而网络性能可得到显著改善。 2．建立了移动自组网络空间可重用的离散时间马氏链模型，得到了AODV路由协议下网络任意两节点间的平均路由长度、在指定“跳限”要求下通信的概率；对随选型路由协议下路由发现和路由维护过程中若干网络性能参数进行了解析分析，如网络中任意两节点间的泛洪距离的概率母函数及其期望、限定泛洪步数时成功寻路的概率、发现一条有效路由的平均时间、成功路由的代价等；并基于定向天线的发射特征给出了一个具体实例，分析计算了相应的网络性能参数。 3．研究了QoS路由算法中的捷径冲突现象。在原有定义的基础上提出了一个更加准确的定义，并给出了一个直接的分布式带宽预留算法，它的带宽资源的分配足基于TDMA时隙的分布式算法，每个节点只要了解网络的局部信息即可。数据分析表明本算法预留的最大带宽很接近移动自组网络中所能用的最大带宽。该算法成功地解决了QoS路由算法中的捷径冲突问题。

目录

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第一章绪论

§1.1移动自组网络面临的挑战及发展趋势

§1.2路由性能评价的研究

§1.3本文的研究内容

§1.4本文的组织

第二章移动自组网络简介

§2.1移动自组网络的发展

§2.2移动自组网络的特点及应用

§2.2.1移动自组网络的特点

§2.2.2移动自组网络的应用

§2.3移动自组网络路由协议

§2.3.1移动自组网络路由协议的设计要求

§2.3.2移动自组网络路由协议的分类

§2.4移动自组网络QoS路由协议

§2.4.1移动自组网QoS路由的定义和目标

§2.4.2移动自组网络中实施QoS路由面临的主要困难及策略

§2.4.3移动自组网络中的QoS路由度量

§2.4.4移动自组网络QoS路由协议的分类

第三章移动自组网络N次空间重用随机图模型及性能分析

§3.1概述

§3.2移动自组网络N次空间重用随机图模型

§3.2.1 DSR路由协议

§3.2.2网络模型的建立

§3.3网络模型的性能分析

§3.3.1泛洪距离的概率母函数

§3.3.2平均泛洪距离

§3.3.3泛洪路由对称有效的概率

§3.3.4找到对称有效路由的平均时间

§3.3.5网络代价分析

§3.4小结

第四章移动自组网络N次空间重用的离散时间马氏链模型及性能分析

§4.1概述

§4.2网络模型的建立

§4.2.1 AODV路由协议

§4.2.2建立网络模型的假设

§4.3网络性能分析

§4.3.1路由发现性能分析

§4.3.2路由维护性能分析

§4.3.3网络代价分析

§4.3.4模型的一个具体实现及相应结果

§4.4小结

第五章移动自组网络中基于时分的分布式QoS路由算法

§5.1概述

§5.2基本记号

§5.3捷径冲突现象

§5.4带宽预留算法

§5.4.1带宽的计算

§5.4.2带宽的预留

§5.5数据分析

§5.6小结

§5.7附录

第六章结论

参考文献

作者在攻读博士学位期间已完成的论文

致谢