无线网络中QoS保障的研究 ——网络层的节能算法

论文摘要

移动Ad Hoc网络是由若干带有无线信号收发装置的移动节点构成的一个无中心的、多跳的、自组织的对等式通信网络。它可以不依赖预先存在的网络基础设施而快速展开,自适应组网。各节点可以在不进行通知的情况下自由进入网络和离开网络且不会导致整个网络陷入瘫痪。移动Ad Hoc网络中的一个主要问题是节点的能量有限。因此,许多研究侧重于在网络层上减少能量消耗。功率控制是其中一种方法,它是在保证一定通信质量的前提下,通过调节移动节点的发送功率减少能量消耗,降低无线通信干扰,延长网络工作时间。蚁群算法是一种新型模拟进化算法,能够较快找到最优解。通过改进基于蚁群的功率控制算法,能够更快的收敛到最小功率;根据当前功率来缩小问题搜索空间,更适应MANET的需求;并依据报文长度,动态调整节点的发送功率,提高传输的可靠性。将仿真结果,与其它控制算法进行了较全面的比较。可以说,改进是一种较为有效的可靠路由协议。另外,许多研究侧重于减少节点的能量消耗。现提出一种基于牛顿插值的能量有效路由机制,首先根据节点的剩余电池能量和流经该节点的当前流量大小,计算出该节点的寿命;从寿命较长的节点中,选择当前状态下的最小功率路由。这样不仅保证了各节点的能量均衡问题,而且考虑到整个网络的最小功率路由。实验模拟结果显示,与以前算法相比,其具有更好的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 无线移动自组网
• 1.2.1 自组网的概念
• 1.2.2 自组网的特点
• 1.2.3 自组网所面临的问题和挑战
• 1.3 研究现状与前景
• 1.4 本文的主要研究工作及创新
• 1.5 文章结构安排
• 第二章 相关研究工作
• 2.1 节点结构
• 2.2 网络拓扑结构
• 2.3 协议栈中各层的节能设计
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 各层涉及的节能问题及设计方案
• 2.4 MANET 网络路由协议
• 2.5 几种路由协议的性能比较
• 2.6 本章小节
• 第三章 基于蚁群的功率控制算法
• 3.1 引言
• 3.2 功率控制机制的模型
• 3.3 以往算法的不足及相应的改进
• 3.4 基于蚁群的功率控制算法ABPC（ANT-BASED POWER CONTROL ALGORITHMS）描述
• 3.4.1 蚁群算法原理
• 3.4.2 蚁群功率控制算法原理
• 3.4.3 蚁群功率控制算法表述
• 3.4.4 蚁群功率控制算法流程
• 3.5 算法实现与仿真
• 3.5.1 网络仿真工具NS2 的介绍
• 3.5.2 NS2 的无线扩展
• 3.5.3 算法中需要对NS2 的修改
• 3.5.4 仿真实验结论及其分析
• 3.5.5 本章小结
• 第四章 基于牛顿插值的能量有效路由机制NIPRM
• 4.1 NIPRM 路由机制概述
• 4.2 相关算法的不足之处
• 4.2.1 最小功率路由策略
• 4.2.2 基于节点电池能量感知的路由策略
• 4.2.3 基于牛顿插值法的功率路由（PRIM）
• 4.3 NIPRM 协议的原理及实现
• 4.3.1 网络模型和牛顿插值公式
• 4.3.2 NIPRM 路由机制的描述
• 4.3.3 NIPRM 路由机制的算法的实现
• 4.3.4 NIPRM 路由机制的算法流程
• 4.4 NIPRM 仿真与实验结果分析
• 4.4.1 算法中需要对NS2 的修改
• 4.4.2 仿真实验场景
• 4.4.3 仿真实验结论
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.1.1 主要工作
• 5.1.2 创新点
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文