基于自适应的MANET网络分簇算法与隐藏终端的研究

论文摘要

移动自组网（MANET）是由一组不需要固定基础设施和管理中心支持的动态节点组成。在这种情况下,基于分簇概念的分层结构对无线多跳网络的可扩展性起到很重要的作用。移动自组网中的部分节点被选举出作为簇头节点,负责维护簇结构并且合理地安排簇内的资源分配。但是,移动自组网中的节点由于具有移动特性,在簇内会不停的进行加入簇和离开簇的过程。而且一旦有多于一个的网络节点介入信道进行数据传输,那么必然会造成数据传输冲突。因此,对分簇算法进行的改进,并且除去簇内的隐藏终端和暴露终端的措施就显得尤为重要。这样可以提高网络的性能,比如说降低与分簇相关的维护开销,延长簇稳定时间,提高网络公平性等。本文分析了现有分簇算法的优缺点。在综合分析了未来移动自组网的发展需求的基础上,提出了三种新的网络因子并通过MATLAB仿真进行三种因子的合理性验证。然后综合性提出一种新的自适应算法AWCA,这种算法深入地研究了如何将网络的稳定性与公平性进行有效结合的问题。最后,在AWCA算法的基础上,本文提出一种称为改进RTS-CTS的新算法,这种算法降低了簇头节点和其成员节点的通信冲突,并提高了网络的吞吐量,降低了网络通信的冲突概率。有关移动自组网的仿真软件比较有限,MATLAB是一款功能强大的网络仿真软件。因此本文选择MATLAB建立起简单的网络仿真环境,在此基础上进行仿真实验,用于新算法与传统算法在性能上的比较。仿真结果表明新的算法在网络特性上的到很好的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 MANET的发展及特点
• 1.2.1 移动自组网的发展历史
• 1.2.2 移动自组网的特点
• 1.3 MANET的应用
• 1.4 本文的组织结构
• 第2章 分簇算法简介
• 2.1 分簇的基本概念
• 2.2 多跳网络概念
• 2.3 传统的分簇算法
• 2.3.1 主动分簇算法
• 2.3.2 被动分簇算法
• 2.4 分簇算法的评价标准
• 2.5 分簇算法的展望
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于新网络因子的分簇算法
• 3.1 算法描述
• 3.2 仿真条件
• 3.3 基于稳定性的MANET网络分簇算法
• 3.3.1 节点稳定性
• 3.3.2 仿真结果
• 3.3.3 结论
• 3.4 基于公平性的MANET网络分簇算法
• 3.4.1 公平性定义
• 3.4.2 仿真结果
• 3.4.3 结论
• 3.5 基于功率分配的MANET网络分簇算法
• 3.5.1 功率分配因子定义
• 3.5.2 仿真结果
• 3.5.3 结论
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于自适应的权重分簇算法
• 4.1 算法描述
• 4.2 稳定性因子和公平性因子
• 4.2.1 稳定性因子
• 4.2.2 公平性因子
• 4.3 仿真结果
• 4.4 本章小结
• 第5章 改进RTS-CTS算法
• 5.1 暴露终端和隐藏终端
• 5.1.1 暴露终端
• 5.1.2 隐藏终端
• 5.2 传统解决方案
• 5.2.1 常用算法
• 5.2.2 数据分组冲突分析
• 5.3 离散马尔科夫信道估计
• 5.4 改进RTS-CTS算法
• 5.4.1 算法描述
• 5.4.2 算法仿真条件
• 5.4.3 算法仿真结果
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢