具有全互连立方体结构的移动自组织网络拓扑管理研究

论文摘要

移动自组织网络（MANET）中所有结点的地位平等，无需设置任何的中心控制结点。网络中的结点不仅具有普通移动终端所需的功能，而且具有报文转发能力，任意结点间的路由过程是多跳的（multi-hop）。相比于其它MANET网络的虚拟拓扑结构，全互连立方体网络结构（FCCN）具有可扩展、网络延迟小、路由算法简单快速、负载均衡等优点，应用于MANET网络可以取得良好的性能。 FCCN网络的基本组成部分是一个8结点的超正方体，网络中每个结点的连接度为一个常数，随着结点数目的增加，网络会自动扩展到高一层，不影响原有网络的结构。由于同层的结点作用是一致的，结点所承担的负荷均衡，连接两层间的工作由8个UGN关口结点共同均分承担。一旦形成结构，在网络重组之前不再需要某个中心结点进行结构维护。FCCN的路由算法简单、性能优良，该算法只根据源结点（Source）和目的结点（Destination）就可以确定路径，可有效降低网络中任意两结点间的通信延迟。 本文提出在移动自组织网络中组建、维护和重组FCCN网络的分布式算法。作为FCCN网络拓扑结构的基本组成部分，单一cube是组网过程中基本的构造单元。依照树状结构，分层次地组建这种8结点的超正方体。为使多层FCCN网络拓扑的组网过程快速收敛，从网络结点中抽象出存在特定规律的几类特殊结点，优化cube问扩展的顺序，使网络按照由这几类特殊结点决定的路线循环扩展，直至扩展过程返回到最初发起扩展流程的cube。在扩展过程中，适时处理基于FCCN网络结构的结点间的约束关系，使每个结点顺利地融入已经存在的FCCN网络结构。 在仿真工具OPNET中实现了组建FCCN网络的分布式算法，验证了算法的正确性。仿真了FCCN网络的维护和重组算法。对算法收敛时间和消耗的存储量的统计、分析表明，组建FCCN网络的分布式算法达到了设计的基本要求。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 MANET网络的特点
• 1.2 MANET网络面临的特殊问题与研究热点
• 1.3 本文的主要成果与内容安排
• 第二章 全互连立方体网络结构
• 2.1 MANET的网络结构
• 2.2 移动自组织网络的分层拓扑结构及组簇算法
• 2.2.1 分层拓扑结构
• 2.2.2 簇形成算法
• 2.2.3 簇形成算法性能分析与性能衡量参数
• 2.3 簇及多层结构的维护
• 2.3.1 簇的维护
• 2.3.2 多层结构的维护
• 2.4 提出FCCN结构的目的
• 2.5 全互连立方体网络结构
• 2.5.1 FCCN网络结构的构成方法
• 2.5.2 FCCN网络简单路由算法与性能
• 2.6 本章小结
• 第三章 组建FCCN拓扑结构的分布式算法
• 3.1 研究的重点
• 3.2 FCCN拓扑结构的形成
• 3.2.1 建立单一cube （1-FCCN）的过程
• 3.2.2 FCCN拓扑结构扩展链路的形成
• 3.2.3 完整FCCN拓扑结构的最终形成
• 3.2.4 存在的困难
• 3.3 维护FCCN拓扑结构
• 3.4 重组FCCN拓扑结构
• 3.5 本章小结
• 第四章 算法在OPNET上的实现和仿真
• 4.1 OPNET仿真工具
• 4.2 实现分布式组网算法
• 4.2.1 基本项目场景
• 4.2.2 结点模型和进程模型
• 4.2.3 实现分布式组网算法的进程模型
• 4.3 FCCN网络拓扑结构维护和重组算法仿真
• 4.4 本章小结
• 第五章 算法的性能仿真
• 5.1 算法设计的要求
• 5.2 调试程序的方法与一般过程
• 5.3 组网算法的性能
• 5.3.1 组网算法的正确性验证
• 5.3.2 组网算法的收敛时间与消耗的存储量
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 在读期间参加的科研项目和发表的论文