自组网中基于能量优化的路由算法研究

论文摘要

无线自组网是在没有中心基础设施情况下由一些移动用户自组织形成的多跳无线移动网络，是近年来国际上一个广泛研究的热点。由于移动终端设备依赖于电池供电，节省节点的能耗、延长网络的生存时间具有重要的研究价值。能量的使用效率问题涉及到自组网的每一层，本文主要研究路由算法和拓扑控制的能量优化问题。 本文首先结合网络整体的能量资源动态使用情况，提出了节点能量估价方法PCF，反映了节点能量的使用情况。并且综合考虑路径的总能耗最小和能量瓶颈节点的生存时间，提出了能量优化的路由策略和相应的E-DSR、E-AODV路由协议，具有更好的能量效率，既延长了节点的使用寿命，又通过移动预测方法提高了数据包的到达率等网络性能。 减少组播树的总能耗和延长网络的生存时间是自组网中两个重要的研究课题，本文结合源组播树的生存时间，考虑单个信息源节点对应多个接收节点的组播树能量的优化，提出一种用概率方法来提高组播树能量效率的分布式算法R-REMiT。该算法利用节点与邻居节点能量估价PCF的差值，构造精简节点能耗的概率，达到降低组播树总能耗和提高组播树生存时间的目的。这种整合方式较好地平衡了源组播树的两种能量属性，付出很少的总能耗代价，提高了组播树的生存时间。 基于共享树的组播具有节点所需存储状态信息少，共享树的总代价小的特点。本文结合节点能量估价方法PCF，考虑多个信息源对应多个接收节点的共享树能量的优化，提出一种基于共享树的能量优化的分布式组播路由算法D-REMiT。该算法在共享树生存时间的引导下，由改变连接节点过程中能耗发生变化的多个节点共同决定精简共享树能耗的概率。提高了共享树的生存时间，减少因节点能量迅速耗尽对组播服务造成的影响。 网络的拓扑结构控制可以优化节点的功率，减少节点能量的消

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 自组网络简介
• 1.1.1 无线通信系统网络结构
• 1.1.2 自组网络的特点
• 1.2 国内外研究现状与分析
• 1.2.1 自组网络的路由协议研究
• 1.2.2 基于能量优化的单播路由算法的研究现状
• 1.2.3 基于能量优化的组播路由算法的研究现状
• 1.2.4 自组网络的拓扑控制算法研究现状
• 1.3 本文的研究目标和主要研究内容
• 1.4 论文的结构
• 第2章 基于能量优化的单播路由算法研究
• 2.1 概述
• 2.2 自组网络节点能耗模型和能量优化的路由策略
• 2.2.1 总能量消耗最小化路由
• 2.2.2 网络生存时间最大化路由
• 2.2.3 混合模型
• 2.2.4 节点能量估价方法和能量优化的路由策略
• 2.3 基于移动预测的能量优化的E-DSR路由协议
• 2.3.1 预测传输链路保持连接时间
• 2.3.2 E-DSR路由协议
• 2.3.3 模拟结果
• 2.4 基于链路稳定的能量优化的E-AODV路由协议
• 2.4.1 链路稳定性的计算方法
• 2.4.2 E-AODV路由协议
• 2.4.3 模拟结果
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于能量优化的源组播路由算法的研究
• 3.1 概述
• 3.2 基于能量优化的源组播路由算法相关研究
• 3.2.1 集中式BIP算法
• 3.2.2 分布式S-REMiT算法
• 3.2.3 分布式L-REMiT算法
• 3.3 基于概率选择的能量优化的源组播路由R-REMiT算法
• 3.3.1 网络模型描述
• 3.3.2 基于节点生存时间的能量优化的概率分析
• 3.3.3 R-REMiT算法
• 3.3.4 R-REMiT算法的性能分析
• 3.4 模拟结果
• 3.4.1 模拟环境
• 3.4.2 模拟结果和性能分析
• 3.5 本章小节
• 第4章 基于能量优化的共享树组播路由算法的研究
• 4.1 概述
• 4.2 基于共享树的组播介绍
• 4.2.1 基于共享树的组播模型
• 4.2.2 基于共享树的能量优化的组播路由G-REMiT算法
• 4.3 基于共享树的能量优化的组播路由D-REMiT算法
• 4.3.1 网络模型
• 4.3.2 精简能耗的概率方法
• 4.3.3 D-REMiT算法
• 4.3.4 D-REMiT算法的性能分析
• 4.4 模拟结果
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于能量优化的分布式拓扑控制算法
• 5.1 概述
• 5.2 常用拓扑结构介绍
• 5.2.1 RNG图
• 5.2.2 GG图
• 5.2.3 YG图
• 5.2.4 相关拓扑控制算法
• 5.3 基于能量优化的拓扑控制VCGG算法
• 5.3.1 VCGG算法中可变扇区的选取方法
• 5.3.2 VCGG算法描述
• 5.3.3 VCGG算法的性能分析
• 5.4 模拟结果
• 5.5 本章小结
• 第6章 结束语
• 6.1 工作总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻博期间参与科研项目情况及发表论文情况