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《上海交通大学》 2007年
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无线Ad Hoc网络的拓扑控制

沈耀  
【摘要】: 社会的进步不断促使人们对通信提出新的要求,这些要求在被一一满足的过程中,通信科技自身的积累也促使其得以加速发展。近年来,任何时间、任何地点、任何人进行任何种类的信息交换成为人们对通信提出的一个崭新要求,这一要求预示着通信科技“泛网时代”的即将来临。无线adhoc网络正是在这样一种环境中被从单纯的军事研究领域引入到大众应用领域。 无线adhoc网络是一种无需任何基础设施的自组织、对等式多跳通信网络,在大多数情况下,它支持移动通信。这种网络的简易、快速部署以及抗毁性强等特点使得它不仅能有效延伸传统网络的覆盖范围,也能独立满足不同场合的特殊需要,如军事、工业、商业、医疗、家庭及办公等各种场合与行业。 本文研究无线adhoc网络的拓扑控制。在没有采用拓扑控制的网络中,节点使用最大的传输功率进行通信,因此网络具有较大的能耗与通信干扰。由于无线adhoc网络中,节点使用电池提供能量,并且其传输通常采用共享信道的方式,因此能耗与通信干扰成为adhoc网络拓扑控制的两大研究主题。拓扑控制的目标是通过控制节点的传输功率使生成的网络拓扑满足一定的性质,以降低节点的能量开销,延长网络生命周期,减小网络干扰,提高吞吐率。针对这一目标,本文在回顾已有拓扑控制算法的基础上,提出我们对拓扑控制算法的设计。本文的主要贡献包括: 1.提出较过去已有模型更符合实际的无线ad hoc网络能量模型,并在此基础上提出对现有拓扑控制算法中基于最近邻居的拓扑控制算法的改进。仿真实验证明这样的改进能使计算所得的拓扑结构具有更小的能耗。(参见第二、三章) 2.从降低端到端通信能耗的角度,提出基于本地最短路径的拓扑控制算法LSP及其改进算法LSPk与RLSP,从而构建低能耗的网络拓扑结构。理论与仿真实验均证明,LSP与LSPk能在拓扑结构中保持全局最短路径,并具有较低的能量开销;而RLSP在能耗方面更优于LSP及LSPk。(参见第四、五、六章) 3.针对低能耗拓扑与低信号干扰拓扑并不等同的问题,提出在拓扑控制中同时关注能耗与干扰的算法IALMST和IBEC。理论与仿真实验证明,这两个算法能在网络能耗与干扰方面取得较好的平衡。(参见第七章) 4.为准确及时的获取邻居信息以提高拓扑控制的准确性并进一步降低网络能耗,本文提出了适应于网络不同运行状态的邻居发现方法ASND。仿真实验证明,利用较少的能耗,ASND即能获取较传统的FPSND方法更准确的邻居信息,并具有更快的link断裂检测速度;同时,ASND能根据网络状态的不同自动调节Hello消息的发送速度,从而在节约能量与提高信息准确率两者之间取得较好的平衡。(参见第八章)
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN929.5

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