Ad Hoc网络拓扑控制算法的设计与仿真

论文摘要

Ad Hoc网络作为一种无中心、自构建、自组织和自管理的新型网络,因其组网灵活、展开迅速、分布式控制等诸多的优点,在军事和民用领域有广泛应用,成为研究的热点。其资源受限、无线通信以及节点移动性等特点使得网络性能与拓扑结构密切相关,不合理的网络拓扑会大量减少网络容量,增加分组传输延时,降低网络抵御节点失效的健壮性。因此,采取有效的措施进行拓扑控制,形成优化的拓扑结构,对于改善网络整体性能具有重要意义。结合计算几何和功率控制的方法,提出一种分布式拓扑控制算法。算法分为信息采集、近似图生成和消除单向链路的对称机制三个阶段。利用天线判断邻居节点方向,采集信息构建局部网络拓扑；采用计算几何方法,减少邻居数,简化拓扑结构,生成满足连通性和能量最优使用的近似图；使用对称机制使节点发现自指向单向链路并将单向链路变为双向链路,保障节点间的双向连通,兼顾网络连通性,通过调整功率实现具有健壮性的网络拓扑优化控制。对所提拓扑控制算法进行详细理论分析的基础上,采用NS2模拟软件分别在静态环境下和动态环境下对该拓扑控制算法进行仿真,结果表明,算法在满足网络连通性的前提下,形成优化的拓扑结构,能够节约能量,延长节点寿命,减少相互干扰,提高信道利用率,降低传输时延,增加吞吐量,改善了网络整体性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 Ad Hoc网络概述
• 1.1.1 Ad Hoc网络的特点
• 1.1.2 Ad Hoc网络的应用
• 1.2 Ad Hoc网络拓扑控制问题的提出
• 1.3 Ad Hoc拓扑控制的研究目的和意义
• 1.4 技术路线
• 1.5 论文组织结构
• 第二章 Ad Hoc网络拓扑控制的研究现状
• 2.1 拓扑控制概念
• 2.2 拓扑控制的重要性
• 2.3 拓扑控制的目标
• 2.4 拓扑控制的分类
• 2.4.1 集中式拓扑控制和分布式拓扑控制
• 2.4.2 平面式拓扑控制和基于分簇算法的层次式拓扑控制
• 2.4.3 静态拓扑控制和动态拓扑控制
• 2.4.4 其他分类
• 2.5 拓扑控制问题的研究方法
• 2.5.1 计算几何方法
• 2.5.2 概率分析方法
• 2.6 拓扑控制的实现机制
• 2.6.1 发射功率控制
• 2.6.2 节点激活/休眠状态调度
• 2.7 现有拓扑控制算法
• 2.7.1 CONNECT、BICONN-AUGMENT、LINT、LILT
• 2.7.2 CBTC
• 2.7.3 LMST
• 2.7.4 面向能量有效性的X-POW拓扑控制协议
• 2.8 小结
• 第三章 Ad Hoc网络拓扑控制算法设计
• 3.1 拓扑控制算法的基本思想
• 3.1.1 网络模型假设及定义和符号说明
• 3.1.2 算法基本思想
• 3.2 拓扑控制算法
• 3.2.1 信息采集
• 3.2.2 近似图的生成
• 3.2.3 对称机制
• 3.3 拓扑控制算法的理论分析
• 3.3.1 连通性
• 3.3.2 能量有效性
• 3.3.3 抗毁性
• 3.3.4 生存性
• 3.4 小结
• 第四章 Ad Hoc网络拓扑控制算法的仿真及性能分析
• 4.1 仿真环境
• 4.2 拓扑控制算法在NS2中的实现
• 4.2.1 信息采集
• 4.2.2 近似图的生成
• 4.2.3 对称机制
• 4.3 仿真测试及性能分析
• 4.3.1 静态环境
• 4.3.2 动态环境
• 4.4 小结
• 第五章 结束语
• 5.1 论文工作
• 5.2 未来研究方向
• 参考文献
• 致谢