移动自组网络中若干问题的建模与分析

【摘要】： 移动自组网络足4G中的重要研究课题之一，它已成为通信科学技术中目前研究的热点问题。本论文主要研究移动自组网络路由关键性能参数和QoS路由算法中的捷径冲突现象两方面的内容。通过建立相关问题的数学模型，定量分析了网络的一些关键性能参数和成功地解决了QoS路由算法中的捷径冲突问题。具体工作如下： 1．在定向天线技术的支持下，建立了移动自组网络空间可重用的贝努利随机图模型，获得了DSR路由协议下平均泛洪距离的解析公式和泛洪距离的概率母函数：给出了有效对称路由概率、发现有效路由平均时间、成功路由代价等关键性能参数的解析分析；在网络性能参数定量分析的基础上，对空间可重用和无重用的网络进行了比较分析，结果显示空间重用度增大，则平均泛洪距离、路由发现时延、网络代价减少。网络使用定向天线后，空间重用度增大，从而网络性能可得到显著改善。 2．建立了移动自组网络空间可重用的离散时间马氏链模型，得到了AODV路由协议下网络任意两节点间的平均路由长度、在指定“跳限”要求下通信的概率；对随选型路由协议下路由发现和路由维护过程中若干网络性能参数进行了解析分析，如网络中任意两节点问的泛洪距离的概率母函数及其期望、限定泛洪步数时成功寻路的概率、发现一条有效路由的平均时间、成功路由的代价等；并基于定向天线的发射特征给出了一个具体实例，分析计算了相应的网络性能参数。 3．研究了QoS路由算法中的捷径冲突现象。在原有定义的基础上提出了一个更加准确的定义，并给出了一个直接的分布式带宽预留算法，它的带宽资源的分配是基于TDMA时隙的分布式算法，每个节点只要了解网络的局部信息即可。数据分析表明本算法预留的最大带宽很接近移动自组网络中所能用的最大带宽。该算法成功地解决了QoS路由算法中的捷径冲突问题。 本研究有望为移动通信网络的优化分析与设计提供一些理论参考依据。