认知网络中跨层路由协议的研究

摘要

随着无线和移动通信的迅速发展，有限的频谱资源已经无法满足不断增长的需求；另一方面，由于频谱资源以静态方式划分，大量频段不能充分利用，而一些热点频段却超负荷运行，频谱利用率相当低。为了解决频谱资源匮乏以及频谱利用率低下的问题，人们提出了认知无线电的概念。认知网络由使用认知无线电技术的认知节点构成，认知节点主动感知无线电频谱资源信息，伺机选择最合适的频段接入，以自组织形式进行数据传输。
　　 论文在全面分析认知无线电技术的发展及研究现状、认知无线电技术特点和认知无线电网络组网方式的基础上，对认知无线电网络现有路由协议进行了详细的讨论，并指出其存在的问题。基于此，论文主要讨论分析如何将AODV路由协议应用到认知网络中。
　　 论文给出一种适用于认知网络的跨层路由协议设计，该协议引入新的协议层公共信息交换层（Common Information Exchange，CIE）实现协议上下层之间的信息共享功能，通过CIE层，路由层可以获得MAC层检测到的无线频谱资源，也可以指示下层发送数据包时下一跳节点的工作频段。针对认知网络的特点，设计出适用于认知网络的路由表和邻居节点列表。考虑到主用户可能随时出现，这就要求认知节点也能够根据检测结果被迫更改工作频段，因此，论文专门设计了邻节点修复机制，保证认知节点更改工作频段之后不会影响到原有路由的畅通性，减少不必要的路由开销。
　　 论文使用NS2工具搭建了一个认知网络仿真平台。然后，基于此仿真平台，论文对提出的跨层路由协议进行了大量的计算机仿真。仿真结果证明：论文设计的跨层路由协议适用于认知网络。

目录

文摘

英文文摘

基金项目

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 认知无线电技术概述

1.2.1 认知无线电的定义

1.2.2 认知无线电的发展及研究现状

1.2.3 认知无线电的特点

1.2.4 认知无线电网路

1.3 论文的研究意义及主要工作

1.3.1 研究意义

1.3.2 主要工作

第二章 认知无线电网络中的无线路由协议

2.1 Ad hoc网路中的按需路由协议

2.1.1 AODV路由发现机制

2.1.2 AODV路由维护机制

2.1.3 AODV路由删除机制

2.1.4 AODV协议在认知无线电环境下的分析

2.2 认知无线电网络中的路由协议

2.1.1 认知无线电网络架构概述

2.1.2 现有认知无线电网络路由协议

2.3 认知无线电网络现存的路由问题

2.3.1 认知无线电网络现存的路由问题

2.3.2 研究动机

2.4 小结

第三章 跨层路由模型设计与实现

3.1 模型场景及假设

3.2 系统模型建立

3.2.1 系统架构设计

3.2.1 切换时延分析

3.3 跨层路由协议设计

3.3.1 路由表的设计

3.3.2 建立邻居节点列表

3.3.3 数据收发流程

3.3.4 路由建立

3.3.5 路由维护

3.4 本章小结

第四章 协议仿真及性能分析

4.1 NS2网络仿真软件介绍

4.2 仿真平台的设计与实现

4.2.1 工作频段属性

4.2.2 设计实现认知路由表

4.2.3 跨层模块设计的设计与实现

4.2.4 添加RCHA包类型

4.3 跨层路由协议仿真

4.3.1 仿真场景及仿真参数

4.3.2 仿真结果分析

4.4 小结

第五章 总结与展望

5.1 论文的主要工作

5.2 研究展望

参考文献

致 谢

攻读学位期间发表的学术论文