无线Ad hoc网络性能研究

论文摘要

无线Ad hoc网络由于其组网的灵活性、按需性和自动性的特点使得其在许多领域产生了巨大的应用潜力,如智能交通、智能家居、智慧城市、应急救援等,也随之产生了许多具体的网络形式概念,如：无线传感网络（WSN）、车辆自组网络（VANET）、无线网状网（MESH）等。虽然有关Ad hoc网络技术的理论研究成果不断地丰富和完善,但却远远没有被广泛使用,理论到实践还有很长的距离。为了更好地理解及利用Ad hoc网络技术,本文对其组网性能进行了较全面、透彻的研究,旨在促进其实用化的进程。同时,本文包含了在参加国家自然科学基金项目（具有感知能力的自适应可重配置Ad hoc网络,项目编号：60772109）及留学归国人员基金项目（无线自组织网络试验平台研究与实现）的过程中对Ad hoc网络技术进行探讨和研究的一些成果。论文内容及创新成果如下：第一章研究了当前Ad hoc网络的基本特征、研究现状及应用现状,介绍论文的选题背景和研究目的。第二章建立了准确评估多跳Ad hoc网络最佳数据速率的量化模型。准确分析了载波监听多址接入机制下节点接入信道过程中的行为,且同时考虑了无线环境中固有的隐藏节点对传输节点行为的影响,建立了ICSHN （载波监听与隐藏节点综合）分析方法,得出了在多跳通信时对系统最大可支撑数据速率进行估计的量化模型。具有不同网络参数下的大量仿真验证了该模型的准确性,使用该模型可以在已知相关网络参数的前提下准确估计系统的传输容量具体数值。第三章研究分析了网络中流行的多媒体业务流的编解码技术、封装格式及传输特点；根据第二章的系统容量模型估计多跳Ad hoc网络对语音、视频业务的支撑性能；使用NS2-Evalvid工具箱对视频业务进行模拟传输,并分析其性能特点。第四章深入研究分析了目前Ad hoc网络中典型路由协议的性能特点；针对按需路由协议的多跳不稳定性及大的时延抖动特性提出了基于机会转发的强健性路由协议；通过仿真分析了其相比于其它确定性路径路由协议的优越性,给出了其在不同传输环境下的性能特点。第五章总结全文,明确后续的进一步研究工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 无线Ad hoc网络的基本特征
• 1.3 无线Ad hoc网络的应用现状
• 1.4 研究思路及研究内容
• 1.5 论文的组织结构
• 本章参考文献
• 第二章 无线多跳Ad hoc网络容量研究
• 2.1 引言
• 2.2 相关研究
• 2.3 多跳Ad hoc网络容量的优化建模
• 2.3.1 载波监听范围的影响
• 2.3.2 系统容量通用分析模型
• 2.3.3 节点碰撞概率的计算
• 2.3.4 综合考虑载波监听与隐藏节点的系统最佳吞吐率模型
• 2.3.5 仿真验证
• 2.4 二维网络拓扑的系统容量模型
• 2.5 本章小结
• 本章参考文献
• 第三章 多媒体业务流的网络性能
• 3.1 多媒体业务的网络传输
• 3.1.1 传输架构
• 3.1.2 RTP协议介绍
• 3.2 语音业务的网络性能分析
• 3.2.1 语音业务在网络中的传输-VOIP
• 3.2.2 典型语音编解码标准
• 3.2.3 语音流的IP封装
• 3.2.4 多跳Ad hoc网络可支撑的语音业务吞吐率
• 3.3 视频业务的网络性能分析
• 3.3.1 视频流在网络中的实时传输-IPTV
• 3.3.2 典型视频编解码标准
• 3.3.3 H.264视频流的IP封装
• 3.3.4 多跳Ad hoc网络可支撑的视频业务吞吐率
• 3.4 本章小结
• 本章参考文献
• 第四章 无线Ad hoc网络路由协议性能的研究
• 4.1 传统的确定路径路由协议
• 4.1.1 主动式路由协议
• 4.1.2 按需驱动路由协议
• 4.1.3 多径路由协议
• 4.2 确定路径路由协议的性能特点
• 4.2.1 无线信道的衰落特性
• 4.2.2 Nakagami-m无线信道传播模型
• 4.2.3 典型路由协议的性能特点
• 4.3 基于机会转发的路由协议
• 4.3.1 机会转发机制的引入
• 4.3.2 机会转发路由协议的分类
• 4.3.3 几种典型的机会转发路由协议
• 4.4 网络层确认重传机会路由机制
• 4.4.1 网络层确认重传机会路由机制设计及其实现
• 4.4.2 网络层广播确认机会路由机制NBC-OPP网络性能仿真
• 4.5 本章小结
• 本章参考文献
• 第五章 结束语
• 5.1 论文工作总结
• 5.2 进一步研究的考虑
• 本章参考文献
• 缩略语
• 致谢
• 攻读博士期间撰写的学术论文