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《中国科学院研究生院(计算技术研究所)》 2006年
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无线自组网MAC及路由技术研究

蔡一兵  
【摘要】:无线自组网的无中心、自组织、多跳路由、动态拓扑、无线信道带宽有限、节点能力受限等特点使得它面临传统因特网及无线网络所没有的巨大挑战。为了适应这种独特的组网方式,必须为无线自组网设计相应的协议。MAC层和网络层是无线自组网协议栈最具特色的两层。移动自组网和无线传感器网络是无线自组网的两个重要应用分支,面向不同应用领域,具有不同特点。移动自组网主要面向“人与人”之间的移动通信。节点的自由移动导致网络拓扑快速变化,如何适应动态拓扑是移动自组网设计的主要挑战。无线传感器网络主要面向“物与物、人与物”之间的信息交互。电池能量耗尽是传感器节点失效的主要原因。如何高效使用能量是传感器网络面临的主要挑战。 本文研究工作面向无线自组网的两个重要应用,围绕MAC层和网络层的关键问题展开,从无线自组网信道接入公平性、无线传感器网络低功耗MAC地址编码、移动自组网路由动态拓扑适应性等方面进行了深入研究,取得以下创新性研究成果: (1)针对无线自组网信道接入公平性问题,提出了主动退让公平算法。节点信道接入的公平性是评价无线自组网MAC协议性能的重要指标。IEEE802.11MAC协议是无线自组网MAC层事实标准,采用二进制指数退避算法实现节点随机接入。由于隐藏终端、位置竞争等因素影响,二进制指数退避算法在无线自组网存在节点接入不公平现象。针对该问题,本文提出了主动退让公平算法。新算法采用主动退让机制避免节点持续占用信道,改善公平性;利用数据突发机制减少信道接入退避等待时间,提高吞吐量。分析与仿真结果表明:与二进制指数退避算法相比,主动退让公平算法能够有效改善公平性并维持吞吐量。新算法与IEEE802.11兼容,实现简单。 (2)针对无线传感器网络MAC地址编码低功耗问题,提出了混合地址编码算法。通信能量开销是无线传感器能量消耗的主要因素。无线传感器网络低功耗MAC地址编码设计不仅要考虑地址通信能量开销,而且要考虑地址编码容量、不同地址类型支持、地址编码公平性等因素。本文分析了现有无线传感器网络的定长地址编码和哈夫曼地址编码的优缺点,给出了地址编码性能评估参数,提出了一种混合地址编码算法。仿真结果表明新算法融合了两种地址编码的优点,较好地满足了无线传感器网络低功耗MAC地址编码的设计要求。 (3)针对移动自组网路由动态拓扑适应性问题,提出了基于邻居变化率的稳定路径选择方法。动态拓扑是移动自组网的主要特征。拓扑的动态变化导致移动自组网路由中断频繁,
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(计算技术研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN929.5

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 陈伟;多跳无线网络路由关键技术研究[D];电子科技大学;2010年
2 吴玮;Ad Hoc网络拥塞检测与控制的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 郑石;能量受限Ad Hoc网络的路由协议研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 张振;基于无线传感器网络的粮仓监控系统研究[D];郑州大学;2010年
2 李志海;基于节点数的跳频动态TDMA时隙分配的设计与研究[D];华南理工大学;2010年
3 苑瑞林;粮仓无线传感网温湿度控制系统研究[D];南京理工大学;2012年
4 李小勇;基于嵌入式Linux的工业无线传感器网络协调器的设计与实现[D];北京交通大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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2 闻英友,赵建立,赵林亮,王光兴;基于拓扑的MANET路由协议性能与网络覆盖密度相关性的研究[J];计算机研究与发展;2005年04期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 谭璐;姜璐;张方风;;酿酒酵母细胞周期复合体装配的动态研究[J];北京师范大学学报(自然科学版);2008年05期
4 杨华;聂玉超;张洪斌;樊瑛;;基于复杂网络的快递网络性质分析[J];北京师范大学学报(自然科学版);2009年01期
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6 张怡;李云;刘占军;聂能;;无线传感器网络中基于能量的簇首选择改进算法[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2007年05期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 易军;黄河;李太福;;基于DPSO的无线传感器网络QOS路由算法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
2 于新生;曹志敏;李思忍;龚德俊;唐功友;张晓东;;基于海底观测站的深海水下无线监测网络[A];中国海洋学会2005年学术年会论文汇编[C];2005年
3 卢全国;陈定方;Raihan Rasool;魏国前;;区域性物流网络及其复杂性研究[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛(交通运输工程学科)论文集(下册)[C];2005年
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5 孙昊;;无线传感器网络中能量有效路由协议的研究与分析[A];四川省通信学会2007年学术年会论文集[C];2007年
6 崔凤云;李玉华;刘晓庆;;无线传感器网络路由协议比较研究[A];2008年中国西部青年通信学术会议论文集[C];2008年
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10 陈宏斌;樊瑛;狄增如;方锦清;;二元随机网[A];第四届全国网络科学学术论坛暨研究生暑期学校论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 于群;电力系统大停电的自组织临界特性研究[D];中国电力科学研究院;2010年
2 魏博;无线传感器网络节能机制关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
3 杨靖;无线传感器网络中高能效数据收集协议的研究[D];江南大学;2010年
4 肖伟;无线传感器网络自适应数据容错关键技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 高腾;能量高效的无线传感器网络分簇路由协议研究[D];大连理工大学;2011年
6 孙中皋;无线传感器网络能量高效路由协议研究[D];大连海事大学;2011年
7 宋洪治;大型地震传感器网络仿真平台的实现[D];中国科学技术大学;2011年
8 张海峰;复杂网络上个体的不同行为导致多样的整体行为[D];中国科学技术大学;2011年
9 邓毓博;机会网络中转发机制的理论研究与应用[D];兰州大学;2011年
10 吴庆初;复杂网络同步与传播动力学研究[D];上海大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 乔田田;无线传感器网络路由协议研究[D];山东科技大学;2010年
2 张永琦;无线传感器网络中基于网关的分级簇算法研究[D];郑州大学;2010年
3 杨伟伟;基于LEACH的WSN分簇路由协议研究[D];郑州大学;2010年
4 朱玉芳;无线传感器网络中基于能量的发散簇树算法研究[D];郑州大学;2010年
5 雷鸣;无线传感网络与环境信息采集技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 朱梅冬;基于ZigBee的森林火灾监测系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 兰文辉;基于复杂网络的可信软件研究[D];大连理工大学;2010年
8 倪晶晶;无线传感器网络中节能机制的研究[D];大连理工大学;2010年
9 袁强;基于密集部署的无线传感器网络路由算法研究[D];长沙理工大学;2010年
10 顾丽娟;无线传感器网络中助理簇头机制研究[D];长沙理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 娄淑琴,盛新志,刘雪莲,赵荣黎;超短波跳频电台同步系统的FPGA实现[J];北方交通大学学报;2002年03期
2 黎正航,张燕翔;抗干扰通信同步方案研究[J];电讯技术;2004年04期
3 陈伟;罗绪成;秦志光;;用活动IP表和ICMP报文防御IP欺骗DDoS攻击[J];电子科技大学学报;2007年06期
4 杨亚宁;吴颖慧;;仓库温湿度的多点移动监测系统设计[J];大连民族学院学报;2010年03期
5 毕俊蕾;陈竞;;无线传感器网络路由研究综述[J];电脑知识与技术(学术交流);2007年06期
6 陈丽珍;林小薇;;嵌入式ARM微处理器选型指南[J];单片机与嵌入式系统应用;2009年06期
7 赵鹏;周余;王自强;都思丹;;基于Linux2.6和SQLite的手机地址簿的设计与实现[J];电子测量技术;2009年06期
8 高章飞;朱善安;;基于MSP430和nRF905的多点无线通讯模块[J];电子器件;2006年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 尹长青;无线自组网络若干技术的研究[D];复旦大学;2004年
2 任雄伟;无线移动自组网中路由度量和路由策略的研究[D];华中科技大学;2005年
3 彭革新;战术Ad hoc网络媒体接入和路由算法研究[D];华南理工大学;2005年
4 胡鹏;无线自组网路由关键技术的研究[D];中国科学技术大学;2006年
5 杨少军;无线传感器网络若干关键技术研究[D];西北工业大学;2006年
6 董辉;无线传感器网络中的信息处理研究[D];浙江大学;2007年
7 徐明霞;Ad hoc网络中的时分多址接入及跨层设计研究[D];浙江大学;2007年
8 徐军委;下一代互联网中无线传感器网络协议理论与技术的研究[D];中国科学技术大学;2007年
9 虞万荣;无线自组网MAC协议关键技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
10 韩鹏;无线自组网若干关键问题研究[D];复旦大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈小文;通信抗干扰和通信干扰综合技术研究[D];电子科技大学;2002年
2 徐世昌;微机控制的无线粮仓监控系统[D];大连理工大学;2002年
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4 赵宁;嵌入式Web传感器软件系统的研究与设计[D];西北工业大学;2005年
5 宋培林;差分跳频数传电台数字处理模块的实现[D];天津大学;2005年
6 冯琳;无线传感器网络及ZigBee技术的应用研究[D];合肥工业大学;2006年
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8 张美平;基于MAC与TCP跨层协作的无线Ad Hoc网络性能优化[D];福建师范大学;2006年
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10 汪思敏;无线传感器网络通信协议栈的研究与实现[D];国防科学技术大学;2006年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 曾强;WIFI无线传感器网络的设计与实现[D];中北大学;2012年
2 衣翠平;基于无线传感器网络的粮库温湿度实时监控系统研究[D];长春理工大学;2012年
3 吴世玉;基于嵌入式的无线数据采集系统的设计与实现[D];中北大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 章淼,吴建平,林闯;互联网端到端拥塞控制研究综述[J];软件学报;2002年03期
2 李云,陈前斌,隆克平,吴诗其;无线自组织网络中TCP稳定性的分析及改进[J];软件学报;2003年06期
3 徐昌彪,隆克平,杨士中;无线网络下一种改进的TCP拥塞控制机制TCP_RD[J];通信学报;2003年03期
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【相似文献】
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1 高振国,杨孝宗,蔡绍斌;柔性转发概率无线自组网服务发现协议[J];哈尔滨工业大学学报;2005年09期
2 彭艺,赵东风,周正中,查光明;分布式无线令牌环接入技术在无线自组网中的应用研究[J];电子与信息学报;2005年04期
3 高振国;蔡绍滨;赵蕴龙;;矩形区域内节点均匀分布无线自组网若干基本特性的解析描述[J];计算机研究与发展;2006年12期
4 李莉;董树松;温向明;;基于博弈理论建立无线自组网中激励合作机制的研究[J];电子与信息学报;2007年06期
5 李瑛;曲宁;范洪达;;基于无线自组网技术的甲板通信系统研究设计[J];航空计算技术;2008年06期
6 何兆龙;;无人机自组网技术研究[J];无线电工程;2008年08期
7 韩涛;杨金民;张大方;李寅;;基于扩散激活模型的无线自组网分簇方法[J];计算机应用;2009年01期
8 陈印杰;张杰;;舰艇编队无线自组网建模分析研究[J];舰船科学技术;2009年04期
9 韩丽屏;王波;;基于蚁群代理的无线自组网多路径优化算法的研究[J];计算机应用与软件;2010年06期
10 魏德健;贾智平;李新;;面向无线自组网的分布式信任管理模型[J];计算机应用;2011年01期
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1 徐许亮;刘亮龙;董荣胜;;无线自组网激励机制研究[A];广西计算机学会2008年年会论文集[C];2008年
2 王英梅;孙春来;赵利军;;一种主被动相结合的无线自组网安全保障机制研究[A];第28次全国计算机安全学术交流会论文集[C];2013年
3 李晓鸿;张大方;林惠敏;李发;;无线自组网可生存性保证的拓扑控制[A];第十四届全国容错计算学术会议(CFTC'2011)论文集[C];2011年
4 赵三谦;袁巍;程文青;;一种基于无线自组网的GPS定位误差识别与修正方案[A];第一届中国卫星导航学术年会论文集(中)[C];2010年
5 王新;李燕萍;袁兵;;基于回路的无线自组网的拓扑发现和路由管理[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
6 周滨;郭伟;任智;;一种支持无线自组网QoS业务的信道接入协议[A];2005通信理论与技术新进展——第十届全国青年通信学术会议论文集[C];2005年
7 陈祥;郭伟;;基于业务量控制的负载均衡路由协议[A];2006中国西部青年通信学术会议论文集[C];2006年
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1 王青山;无线自组网中多速率问题的研究[D];中国科学技术大学;2007年
2 吴华怡;无线自组网中带服务质量约束的路由协议研究[D];武汉大学;2005年
3 高振国;无线自组网服务发现协议的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
4 张卿;无线自组网中节能相关若干关键问题研究[D];复旦大学;2005年
5 韩鹏;无线自组网若干关键问题研究[D];复旦大学;2007年
6 周莲英;超宽带无线自组网若干关键技术研究[D];南京理工大学;2008年
7 俞波;无线自组网若干安全问题研究[D];复旦大学;2006年
8 焦贤龙;无线自组网广播与数据聚合算法研究[D];国防科学技术大学;2011年
9 欧开乾;无线自组网中基于网络编码的效用最优路由和速率选择机制研究[D];中国科学技术大学;2012年
10 胡鹏;无线自组网路由关键技术的研究[D];中国科学技术大学;2006年
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1 王南;无线自组网在森林防火系统中的实验研究[D];西北大学;2012年
2 刘春芝;无线自组网环境下的服务发现协议研究[D];重庆大学;2009年
3 邓万发;无线自组网中带路由的信息检索系统研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
4 梁辉;无线自组网簇结构与协作研究[D];大连理工大学;2006年
5 段云飞;无线自组网在电力系统通信中的应用技术研究[D];广西大学;2008年
6 吴滨;基于多智能体的无线自组网研究与设计[D];江南大学;2008年
7 石川;基于无线自组网的装备故障申告与可视化技术研究与实现[D];国防科学技术大学;2010年
8 孙超;基于改进演化蚁群算法的无线自组网多播路由研究[D];江西理工大学;2011年
9 祁志娟;无线自组网中多速率问题的研究[D];河南科技大学;2009年
10 牟强;无线自组网高性能路由协议研究[D];国防科学技术大学;2010年
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