认知无线电Ad Hoc网络路由算法研究

论文摘要

认知无线电技术为解决当前频谱资源日益匮乏的问题提供了一种新思路,它的基本思想是认知用户在不对主用户的正常通信造成干扰的情况下,通过“机会接入”的方式接入空闲的频谱,提高频谱的使用效率。认知无线电网络的路由研究虽然刚刚起步,却是一个非常前沿而且重要的领域。由于认知无线电网络动态频谱的特性,传统Ad Hoc网络的路由技术不能直接地应用在认知无线电网络中。本文在比较了这两种不同网络的基础上,针对传统Ad Hoc网络及认知无线电Ad Hoc网络的路由算法进行了深入研究。本文首先介绍了认知无线电的技术背景、定义及当前的研究热点,并引出了分布式的认知无线电网络,即本文所要研究的认知无线电Ad Hoc网络。接着对传统的Ad Hoc网络的路由算法与现有的认知无线电网络的路由算法进行了对比分析,明确了本文所要解决的问题。本文的第三章从传统的Ad Hoc网络路由协议入手,针对传统的Ad Hoc网络中端到端时延的问题进行了研究。详细地分析了端到端时延的各个组成部分,提出了一个新的度量值节点时延来反映路径上节点的状态的优劣,在此基础上,提出了一个考虑端到端时延的多路径路由算法DMSR。通过仿真表明,DMSR在端到端时延、分组投递率及吞吐量方面表现优秀。本文的第四章针对认知无线电网络中的间歇性连接的问题,提出了一种基于“主动”预测的路由算法,并设计了抗间歇路由协议PARP。利用ON-OFF模型对主用户使用信道的情况进行了建模,以链路的可用率和链路的稳定度作为选择最优路径的度量值。在信道分配的过程中,认知用户主动预测主用户出现的可能性,以频谱满足业务时长的概率作为信道分配的标准,相邻链路之间选择不同的信道来避免同信道的干扰。通过仿真表明,PARP协议能有效地减轻间歇性连接带来的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 认知无线电技术概述
• 1.1.1 认知无线电的研究背景
• 1.1.2 认知无线电的定义
• 1.1.3 认知无线电的研究热点
• 1.2 认知无线电网络的分类
• 1.2.1 集中式网络
• 1.2.2 分布式的Ad Hoc 网络
• 1.2.3 混合式网络
• 1.3 本文研究意义、内容及章节安排
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 研究内容及章节安排
• 第二章 现有的路由协议算法的分析
• 2.1 引言
• 2.2 认知无线电Ad Hoc 网络与传统的Ad Hoc 网络
• 2.3 Ad Hoc 网络的按需路由协议
• 2.3.1 DSR 路由协议
• 2.3.2 AODV 协议
• 2.3.3 DSR 协议与AODV 协议在CRAHNs 环境下的分析
• 2.4 现有的CRAHNs 路由协议算法的分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于QoS 的Ad Hoc 按需路由算法
• 3.1 引言
• 3.2 Ad Hoc 网络
• 3.3 QoS 路由算法
• 3.3.1 QoS 路由算法介绍
• 3.3.2 基于端到端时延的路由算法
• 3.4 系统模型
• 3.4.1 端到端时延的模型
• m ,n 的估计'>3.4.2 链路时延D_{m ,n}的估计
• 3.5 DMSR 协议
• 3.6 仿真结果及理论分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 基于主动预测的抗间歇路由算法
• 4.1 引言
• 4.2 认知无线电Ad Hoc 网络路由协议面临的问题
• 4.3 系统模型及假设
• 4.4 路由度量的设计
• 4.4.1 信道的使用模式
• 4.4.2 路由度量值的设计
• 4.5 基于主动预测的抗间歇路由协议PARP
• 4.5.1 路由请求
• 4.5.2 路由响应和信道分配
• 4.5.3 路由维护
• 4.6 仿真与性能评估
• 4.6.1 仿真环境
• 4.6.2 结果与分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 本文总结及主要贡献
• 5.2 下一步的工作的建议
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 研究生期间的研究成果