基于备份的移动自组织网络分簇策略研究

论文摘要

移动自组织网络（Mobile Ad Hoc Network, MANET）是一种无需基础设施支持的新型无线网络,具有组网灵活,易于移动与部署,抗毁能力强等特点,在军事行动、灾害救援、临时会议等场合有着广泛的应用前景。分簇作为解决移动自组织网络可扩展性和管理问题的方案被引进。通过分簇,具有相同性质的移动节点（如地理位置相近、运动行为相似等）组成了一个簇,利用簇中节点的协同合作,提升网络的可扩展性,简化其管理,优化网络的整体性能。因此,对于分簇策略的研究也成为近期移动自组织网络研究的热点之一。本文主要的工作和贡献包括:1)对移动自组织网络中分簇策略,及其设计过程中存在的要求和难点进行了介绍。同时,根据所满足用户需求的不同对现有的分簇策略进行了分类,并且对各类分簇策略分别进行了详细地讨论和分析。根据分簇策略研究中存在的一些不足,对今后的研究方向进行了展望。2)提出了一个MANET环境下分簇模拟软件工具的设计方案,并进行了实现。利用该工具不但可以对MANET网络的分簇过程进行模拟仿真和动画输出,还可以对分簇策略的性能指标进行统计分析。同时工具还为二次开发提供了接口,用户可以根据需要开发自定义的分簇策略和统计指标。与现有的通用型网络模拟仿真工具相比,该工具具有针对性强,操作简单等特点。3)在分簇策略3hBAC的基础上,引入了簇头备份机制,提出了一种稳定的分簇策略BH-3hBAC。该策略的核心思想是,通过评估机制选取备份簇头,减小簇头故障失效所带来的损失,提高簇的稳定性。模拟实验结果表明,该策略在不影响网络性能的情况下,有效地提高了簇覆盖率、簇生存时间、平均成员时间,提升了簇的稳定性,使得网络整体性能得到优化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 移动自组织网络的概述
• 1.1.1 无线通信与移动自组织网络
• 1.1.2 移动自组织网络的特性与技术挑战
• 1.2 MANET 分簇策略的研究概况
• 1.3 研究内容和贡献
• 1.4 论文结构
• 第2章 移动自组织网络分簇策略研究现状
• 2.1 引言
• 2.2 移动自组织网络分簇策略设计的要求和难点
• 2.3 移动自组织网络分簇策略介绍
• 2.3.1 基于支持集的分簇
• 2.3.2 基于低维护开销的分簇
• 2.3.3 基于运动相关性的分簇
• 2.3.4 考虑能量效率的分簇
• 2.3.5 考虑负载均衡的分簇
• 2.3.6 考虑多因素综合的分簇
• 2.4 对今后研究的展望
• 2.5 小结
• 第3章 MANET 分簇模拟工具的设计与实现
• 3.1 分簇研究与模拟工具
• 3.2 功能需求描述
• 3.3 模拟软件工具的结构与设计
• 3.3.1 系统结构介绍
• 3.3.2 模拟计算子系统
• 3.3.3 策略管理子系统
• 3.3.4 用户交互子系统
• 3.4 模拟软件工具的实现与应用
• 3.5 小结
• 第4章 BH-3HBAC 一种稳定的MANET 分簇策略
• 4.1 引言
• 4.2 系统模型
• 4.3 策略描述
• 4.3.1 分簇形成
• 4.3.2 分簇维护
• 4.4 备分簇头节点的选取
• 4.4.1 考虑覆盖面积的选取法
• 4.4.2 基于节点度数的选取法
• 4.4.3 多因素综合选取法
• 4.4.4 各个选取策略的比较
• 4.5 簇头备份的数学模型及分析
• 4.5.1 无备份簇头分析
• 4.5.2 单备份簇头分析
• 4.5.3 多备份簇头分析
• 4.6 小结
• 第5章 仿真实验结果与分析
• 5.1 实验场景介绍
• 5.2 仿真结果与分析
• 5.2.1 簇平均覆盖率
• 5.2.2 簇平均生存时间
• 5.2.3 平均成员时间
• 5.2.4 分簇总数
• 5.2.5 分簇开销
• 5.3 小结
• 结论
• 本文工作总结
• 进一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录）
• 附录B （攻读硕士学位期间申请的专利）
• 附录C （攻读硕士学位期间参加的科研项目）