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无线网络的声明性方法研究

曲文武  
【摘要】: 近年来,无线通讯技术迅速发展,无线应用已遍布人类社会各个角落。无线Ad Hoc网络是无线通讯领域的研究热点之一。无线Ad Hoc网络具有组网快捷、灵活、且不受有线网络约束等优点,在军事、交通、个人通讯等方面应用广泛。基于无线通讯技术的新应用入雨后春笋般出现。 声明性网络是一种应用演绎数据库技术描述并解决网络问题的方法。它将网络封装成数据库的一部分,使用逻辑声明性语言描述网络组织等问题,使用数据库技术处理声明性语言程序。然而,目前正在研究的声明性网络使用的语言都是Datalog的子集,它的不动点语义是基于单调增的,这与Ad Hoc网络上数据的动态变化是相矛盾的。为了解决这一问题,本文在80年代数据库领域的演绎性语言基础上,提出了一个新的描述语言NetLog,它使用描述性方式表达协议,非常适合Ad Hoc网络环境下的分布式查询处理。 无线Ad Hoc网络路由组织以及无线传感器网络的数据组织与处理是无线网络的重要应用。本文使用声明性方法对这些领域作了系统的研究。本文在声明性网络方面的工作与贡献如下: 首先,针对于其它声明性语言的单调性语义与网络数据动态变化的矛盾,提出了非单调的声明性语言NetLog,并对NetLog的描述能力以及不动点语义方面的问题进行了分析与证明。主要研究工作包括: 1)定义了NetLog的语法定义和语义解释。通过对否定与删除符号的语法定义与语义解释,使得NetLog可以描述网络数据的动态变化。 2)证明了NetLog的描述能力与FO+PFP一致。 3)给出了NetLog语言部分不动点存在的充分条件。 其次,本文对无线Ad Hoc网络的路由组织进行了研究。自适应性是Ad Hoc路由组织的一个重要的研究方向,由于声明性网络不同于传统的网络协议:不同的声明性网络协议可以协同合作;本文提出了自适应的基于组件的组合路由协议。主要工作包括: 1)在模拟平台上实现了使用声明性网络方法描述的传统Ad Hoc路由协议DSDV、DSR、OLSR、AODV等。 2)提出并在模拟平台上实现了基于组件的组合路由协议。将声明性Ad Hoc协议看作由多个模块构成,通过对模块的替换可以完成不同协议的替换;并且通过对粗糙集理论的信息表的处理实现了多个声明性协议间的自适应。 3)在模拟平台上实现了一个简单的Ad Hoc网络的文件P2P系统。最后,本文对无线传感器网络的数据管理与路由组织进行了研究。主要工作包括: 1)在模拟平台上实现了无线传感器网络的树形,骨干网以及聚簇等数据组织网络。 2)在模拟平台上实现了分布式的带链接代价的最小生成树协议。 3)在模拟平台上实现了分布式的带链接代价的近似最小Steiner树协议。 4)在模拟平台上实现了简单的数据查询与融合协议。


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