基于模糊控制的Ad Hoc网络分簇策略的研究

论文摘要

移动自组网是由一系列可自由移动的节点所组成的多跳无线网络。Ad Hoc网络拓扑可分为平面结构和分级结构。平面结构中所有节点的地位平等,分级结构将整个Ad Hoc网络进行分簇,一个簇(Cluster)通常包括一个簇头和若干个簇成员。簇头负责簇内成员的通信以及与其他簇的数据转发,负担较重,有可能成为网络的通信瓶颈。因此,簇头的合理选择对于分级结构的Ad Hoc网络的性能至关重要。簇头的选择依赖于分簇算法的执行,分簇算法的性能直接影响到分级结构的性能。本文首先概述了Ad Hoc网络技术,研究了Ad Hoc网络现有的分簇算法,比较各种典型分簇算法的优缺点。在分析比较最大连通度、最小ID、加权法等常用分簇算法的原理、优缺点的基础上,提出了一种改进的复合式加权分簇算法。该算法综合考虑了节点移动性、连通度、链路生存时间、剩余能量等多方面的因素,使得分簇策略更符合实际情况。其次,通过对节点链路生存时间、节点剩余电量等参数分布特点的分析,把模糊控制技术引入复合式加权分簇算法中,定义了节点链路生存时间和剩余电量等的相应的模糊规则并进行模糊推理,为不同应用场合优化分簇算法提供了判断依据。模拟结果表明,改进后的算法同原有算法比较,在没有明显增加计算和通信开销的情况下,单位时间内簇重构次数明显减少,性能有较大的提高。最后,论文进行了总结并提出了今后的研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究背景
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 研究内容及解决的问题
• 1.5 论文内容与结构安排
• 第二章 Ad Hoc网络体系结构
• 2.1 Ad Hoc网络概述
• 2.2 Ad Hoc网络的网络拓扑
• 2.3 Ad Hoc网络的协议栈
• 2.3.1 物理层
• 2.3.2 数据链路层
• 2.3.3 网络层
• 2.3.4 传输层
• 2.3.5 应用层
• 2.3.6 可选功能
• 2.4 Ad Hoc网络常见的路由协议
• 2.4.1 路由协议的概述
• 2.4.2 路由协议的分类
• 2.5 本章小结
• 第三章 Ad Hoc网络的分簇算法
• 3.1 分簇算法的概述
• 3.1.1 相关的定义
• 3.1.2 平面结构和层次结构的优缺点
• 3.1.3 簇在 Ad Hoc网络路由中的重要性
• 3.2 分簇算法的设计原则与性能评价标准
• 3.2.1 分簇的原则
• 3.2.2 分簇算法的性能评价标准
• 3.3 常用的分簇算法
• 3.3.1 最小 ID分簇法
• 3.3.2 最大连通度分簇法
• 3.3.3 节点权重启发分簇算法
• 3.3.4 最低移动性分簇算法
• 3.3.5 基于信道接入的被动分簇算法
• 3.3.6 基于地理位置的分簇算法
• 3.3.7 WCA算法
• 3.4 其他分簇算法及研究现状
• 3.4.1 其他分簇算法
• 3.4.2 常用分簇算法的性能比较和优缺点分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于模糊控制的复合式分簇算法
• 4.1 模糊控制的应用
• 4.1.1 模糊控制的发展历史
• 4.1.2 模糊控制结构理论
• 4.1.3 基于模糊推理的链路预测稳定性模型
• 4.1.4 基于模糊推理的剩余电量预测稳定性模型
• 4.2 基于模糊控制的复合式分簇算法
• 4.2.1 模糊控制的应用及算法原理
• 4.2.2 算法步骤
• 4.3 本章小结
• 第五章 基于模糊控制的复合式分簇算法模拟实验及分析
• 5.1 实验前提
• 5.1.1 环境配置和性能指标
• 5.2 模拟结果
• 5.3 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 全文总结
• 6.2 进一步研究方向
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢