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《国防科学技术大学》 2005年
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移动自组网络协议关键技术研究

张磊  
【摘要】:无线网络为用户提供了在任意时间和地点进行通信和信息获取、并在移动中保持通信连接的能力。传统的移动通信系统一般通过基站为用户提供网络接入服务,而基站则往往通过有线骨干网互连起来。移动自组网络是由移动节点通过分布式协议自组织起来的一种无线网络,网络中可以没有基站等固定的路由设施。当有线网络不可使用时,如在战场通讯和紧急救援等任务中,移动自组网络提供了一种可行的地面通信和信息存取技术。 移动自组网络的动态拓扑、可变链路、低功耗设备以及分布式的特点,为其网络协议设计带来了很多新的问题和挑战。本文深入研究了移动自组网络MAC层和网络层协议设计的关键技术,包括MAC协议的公平性问题、拓扑控制问题、广播问题以及节能路由问题,并提出了有效的解决方案。 IEEE802.11 DCF协议目前被广泛应用于移动自组网络的各种仿真和测试床中,使其成为移动自组网络事实上的MAC协议规范。本文研究发现DCF协议在多跳移动自组网络环境中存在严重的不公平性问题,根据不公平性产生的原因可以将其分为以下三类:LSP不公平性,MAP不公平性和LIP不公平性。我们对每种不公平性进行了详尽的理论分析,揭示了不公平性产生的根源以及它们与MAC协议参数之间的定量关系,给出了针对每种不公平性的改进方案并通过仿真验证了其有效性。考虑到实际网络的复杂性,我们综合上述改进方案设计了一种DCF协议公平性改进算法FDCF。仿真结果表明,该算法能够有效解决DCF协议在多跳移动自组网络中的不公平性问题。 拓扑控制技术对移动自组网络协议的性能具有重要影响。本文首先研究了移动自组网络平面式节能拓扑控制,分别提出了针对同构自组网络的KC拓扑控制算法和针对异构自组网络的MINS拓扑控制算法。KC算法在降低节点平均发送功率的同时,不仅能够保证拓扑控制的k连通性,而且使得节点度数在最终拓扑结构中具有确定的上限。MINS算法通过引入Ingress邻居的概念,在保证网络连通性和双向性的前提下,显著降低了拓扑控制过程中的通信开销,增强了算法的可扩展性。然后本文又研究了基于分簇的层次式拓扑控制并提出了一种能量均衡分簇算法。该算法综合考虑了节点移动速度、节点间距离、节点剩余能量和节点ID等分簇参数,采用逐级过滤的方式筛选最适合成为簇首的节点,突破基于权值的分簇算法中需要根据网络条件设定权值参数的局限性;此外还引入了簇首轮换机制,实现了簇首节点之间的能量均衡,避免某些节点由于能量过度消耗而提前失效。仿真结果表明,该算法不仅提高了分簇的稳定性,并且大大延长了节点的生存时间。 广播是移动自组网络中的重要操作。它不仅是一种最基本的通信模式,也是单播路由进行路由发现和组播路由进行组成员及组播树状态维护的基础。针对现有广播算法没
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TN929.5

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 陈年生;无线移动自组织网络QoS路由协议的研究[D];武汉理工大学;2007年
2 于继明;无线传感器网络基于分簇的多路径路由算法研究[D];南京理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 尹传刚;应急指挥网络系统中路由技术的研究与实现[D];昆明理工大学;2010年
2 王锋;无人机自组网络技术的研究[D];沈阳航空航天大学;2012年
3 文英;Ad Hoc网络三个关键问题的概率模型检测分析[D];桂林电子科技大学;2007年
4 陈瑶;无人机Ad Hoc网络拓扑控制算法研究[D];国防科学技术大学;2009年
5 司栋;基于蚁群算法的无线传感器网络路由技术研究与应用[D];长安大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 夏阳,陆余良,刘金红;基于拓扑图的网络脆弱性评估[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2004年Z1期
2 邢庆坤;尹华兵;刘宝铎;;用关联矩阵进行几何相容性检测[J];车辆与动力技术;2010年01期
3 陈冬松;刘治国;王光兴;;移动Ad-hoc网络管理中基于节点定位的簇生成算法[J];兵工学报;2007年10期
4 丁立军;刘凯;李汉涛;张军;;自组织网络中UPMA协议的群间仿真[J];北京航空航天大学学报;2006年03期
5 杨斌;阳建宏;徐金梧;杨德斌;;基于邻域势函数的无线传感器网络模糊分簇算法[J];北京科技大学学报;2009年01期
6 薛楠;周贤伟;周健;;认知无线电网络自私行为问题及安全解决方案[J];北京科技大学学报;2009年09期
7 沈军;曹元大;杨鲲;;LAB:Ad Hoc网络中的位置辅助动态广播协议[J];北京理工大学学报;2006年08期
8 王海涛;移动Ad hoc网络的分簇算法及性能比较[J];北京邮电大学学报;2004年01期
9 薛钰;曾志民;郭义武;郭彩丽;;认知无线电中基于相似性的自适应分簇算法[J];北京邮电大学学报;2008年03期
10 杨卫东;;用于Ad Hoc网络的分簇算法[J];北京邮电大学学报;2009年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曾明;胥布工;;基于分层的传感器网络自组织拓扑控制算法研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 ;ABRC:A Self-Configuration Model for Wireless Sensor Networks[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 张强;夏艳;龚正虎;;一种基于信誉评估与能量辅助约束的混合MANET分簇协议[A];第八届全国信息隐藏与多媒体安全学术大会湖南省计算机学会第十一届学术年会论文集[C];2009年
4 金峰;顾军;;无线通信系统中P2P文件传输技术的应用研究[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(上)[C];2006年
5 胡平;任品毅;冯佳;薛波;;一种基于AODV的能量均衡路由[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(下册)[C];2008年
6 赵光胜;王晓东;刘权;国文成;;混合式MANET中一种基于虚拟认证者的接入认证系统[A];第18届全国多媒体学术会议(NCMT2009)、第5届全国人机交互学术会议(CHCI2009)、第5届全国普适计算学术会议(PCC2009)论文集[C];2009年
7 王瑜;孟涛;相敬林;夏靖波;;一种应用于Ad hoc网络管理的分簇算法[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(下)[C];2005年
8 郭晓行;惠丽;范斌;李金宝;;基于虚拟坐标的无线传感器网络路由算法研究[A];黑龙江省计算机学会2009年学术交流年会论文集[C];2010年
9 包永平;任亚萍;;无线自组织网网络分群算法研究[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集(下册)[C];2007年
10 ;SLID: A Secure Lowest-ID Clustering Algorithm[A];Proceedings of the 1st Chinese Conference on Trusted Computing and Information Security[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴静;自组网稳定多层分级结构及其关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 刘昕;基于无线传感器网络的目标跟踪系统中的算法研究[D];华中科技大学;2010年
3 付永生;无线Ad Hoc网络中可靠路由若干关键问题的研究[D];浙江大学;2010年
4 李青;无线移动自组网MAC关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
5 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
6 刘信新;无线传感器网络广播路由及定位技术研究[D];武汉大学;2010年
7 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
8 王伟;无线传感器网络若干关键技术研究[D];华中科技大学;2011年
9 刘卓;无线传感器网络拓扑建立方法与应用技术研究[D];华中科技大学;2011年
10 夏美威(Nchimunya Chaamwe);无线传感器网络在地下矿井环境监测中的应用:以赞比亚矿井为例[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张朝霞;基于AODV路由算法改进研究[D];湘潭大学;2010年
2 韩蕾;K重覆盖算法在WSN最大支持路径中的研究[D];长春理工大学;2010年
3 胡景龙;基于分簇的Ad Hoc网络结点故障检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王汇彬;无线传感器网络地理位置路由协议研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 刘传;基于WiFi定位终端的低功耗研究[D];湘潭大学;2010年
6 邓明星;煤矿安全监控数据采集无线传感器网络的设计与研究[D];江西师范大学;2010年
7 胥楚贵;分簇无线传感器网络的能耗均衡研究[D];湖南工业大学;2010年
8 宋健伟;基于分簇和定向扩散的混合路由算法研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
9 纪振坚;面向能耗控制的无线传感器网络自组织算法研究[D];华南理工大学;2010年
10 黄江;Ad Hoc网络分簇路由协议的研究与优化[D];南昌大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 田辉,谢芳,杨宁,张平;AdHoc网络中信道自适应多径路由算法[J];北京邮电大学学报;2005年01期
2 王宇;王永生;周奋;;基于无人机分层网络的非对称链路研究[J];传感技术学报;2007年05期
3 徐红兵;祝颖;;基于拓扑控制的异类无线传感器网络分簇算法研究[J];电子科技大学学报;2006年S1期
4 袁方方;;Ad Hoc网络的多径路由协议[J];电信快报;2006年02期
5 朱恩明;常义林;季静;;战场环境下Ad Hoc容错性拓扑控制算法研究[J];电子科技;2006年07期
6 姚尹雄,王豪行;MAQF:一种新的移动Ad-Hoc网络自适应QoS结构框架[J];电子学报;2002年05期
7 朱慧玲,杭大明,马正新,曹志刚,李安国;QoS路由选择:问题与解决方法综述[J];电子学报;2003年01期
8 熊焰,苗付友,王行甫;LSCR:一种Mobile Ad hoc网络链路状态分组路由算法[J];电子学报;2003年05期
9 熊焰,万睿云,华蓓,苗付友,王行甫;移动自组网基于动态蜂窝的QoS路由协议[J];电子学报;2003年08期
10 李腊元,李春林;动态QoS多播路由协议[J];电子学报;2003年09期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李玉凯;无线传感器网络高能效可靠数据传输理论及应用研究[D];华北电力大学(北京);2011年
2 周伯生;移动自组网络中可扩展性路由策略研究[D];东南大学;2003年
3 姚忠邦;Ad Hoc网络中基于局部拓扑信息的MAC协议与路由算法研究[D];清华大学;2004年
4 郑相全;基于负载均衡的无线自组网关键技术与算法研究[D];电子科技大学;2005年
5 张品;网络中QoS路由问题的研究[D];电子科技大学;2004年
6 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
7 彭革刚;移动自组网QoS路由协议研究[D];复旦大学;2005年
8 郭忠文;传感器网络关键算法研究[D];中国海洋大学;2005年
9 安辉耀;移动自主网络中多路径路由技术研究[D];国防科学技术大学;2005年
10 蒋杰;无线传感器网络覆盖控制研究[D];国防科学技术大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 阴成军;无线多媒体传感器网络覆盖增强算法研究[D];太原理工大学;2011年
2 刘英学;MANET网络的分簇算法与角色分离网络模式研究[D];大连理工大学;2005年
3 梁荣;基于遗传算法的QoS组播路由算法[D];华东师范大学;2005年
4 刘新华;大规模无线传感器网络中能源有效性路由协议研究[D];武汉理工大学;2005年
5 何珏;移动自组网中基于能量的路由协议研究[D];中南大学;2005年
6 孟华军;Ad Hoc网络模型下的边不相交路径选择算法[D];大连海事大学;2006年
7 朱恩明;无线Ad Hoc网络拓扑控制算法仿真和研究[D];西安电子科技大学;2006年
8 王宇;无人机战场通信网络及其关键技术研究[D];西北工业大学;2006年
9 杜玉红;无线传感器网络分簇算法研究[D];山东大学;2007年
10 杨军;无线传感器网络拓扑控制技术研究[D];江苏大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 余丽华;;浅析无线自组网的分群问题和算法选择问题[J];福建广播电视大学学报;2011年02期
2 余丽华;;基于图论的ANMP分群算法的简单实现[J];广东广播电视大学学报;2011年02期
3 章韵;巨德文;陈志;扈罗全;岳文静;;基于可预测移动汇聚节点的无线传感网分簇算法研究[J];计算机科学;2012年06期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王忠;肖留威;;无人机Ad Hoc网络模糊综合决策分簇算法[A];四川省通信学会Ip应用与增值电信技术会议论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 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
2 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
3 掌明;无线传感器网络能效优先通信技术研究[D];南京邮电大学;2011年
4 谢丽英;无线Ad Hoc网络媒体接入控制机制研究[D];华南理工大学;2010年
5 郑四海;无线移动自组织网络QoS路由协议研究[D];武汉理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕何平;Ad Hoc网络AODV路由协议的QoS机制研究[D];郑州大学;2010年
2 石小培;无线传感器网络低功耗路由协议研究[D];大连理工大学;2010年
3 方玉杰;无线传感器网络LEACH协议的研究与改进[D];西安工业大学;2011年
4 张峰;LEACH-R算法的研究及其在“物联网”中的应用[D];山东建筑大学;2011年
5 牛小娇;无线传感器网络分簇路由协议及算法研究[D];山东大学;2011年
6 褚轶昕;基于无线传感器网络的节能算法研究[D];南京邮电大学;2011年
7 胡元闯;基于信息素机制的Ad Hoc网络路由协议及其应用研究[D];桂林电子科技大学;2010年
8 邓俊;基于数据融合的无线传感器网络路由技术研究[D];重庆大学;2011年
9 巨德文;基于分簇的移动sink传感网路由算法研究[D];南京邮电大学;2012年
10 郑四海;Ad Hoc网络的QoS路由协议与NS2仿真研究[D];武汉理工大学;2008年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 彭志标;徐玉峰;王忠思;;一种无线传感器网络中的簇头变化机制[J];山西电子技术;2008年02期
2 谢茂涛;;一种基于簇的无线传感器网MAC协议[J];传感技术学报;2008年10期
3 李洪峻;李迅;马宏绪;;一种基于优先级的无线传感器网络实时MAC协议[J];控制与决策;2010年06期
4 许力,郑宝玉,吴子文;移动自组网中节能路由策略的分析与比较[J];计算机应用研究;2004年05期
5 岳宇君;刘从新;刘解放;曾维鲁;;基于生成树的无线传感器网络MAC协议[J];传感器与微系统;2008年03期
6 朱永利;陈涛;;基于TopDisc算法的WSN拓扑控制研究[J];计算机应用研究;2009年03期
7 桂鹤飞;章韵;陈志;薛宇城;史倢;扈罗全;;适于异类传感器网络的分簇拓扑控制算法[J];南通大学学报(自然科学版);2010年03期
8 李瑞芳;李仁发;;一种Ad Hoc网络信道接入退避算法及仿真分析[J];系统仿真学报;2007年01期
9 刘刚;李志刚;朱兴国;周兴社;;DCPC:基于能量保护的传感器网络分布式拓扑控制协议[J];计算机科学;2007年04期
10 陆明洲;沈明霞;何菊;;一种基于地理位置的传感器网络拓扑控制方案[J];计算机系统应用;2010年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱泉;;浅谈变频供水设备的运用[A];河南省第五届学术年会铁道分会场专集[C];2009年
2 袁红年;;化肥合成氨装置的节能改造[A];中国化工学会2005年石油化工学术年会论文集[C];2005年
3 孙玉琴;杜广明;朱家景;;石油钻机用调速型液力偶合器[A];2008年石油装备学术年会暨庆祝中国石油大学建校55周年学术研讨会论文集[C];2008年
4 陈钢;;关于对精密机房空调使用新型制冷剂替代R22的探讨[A];通信电源新技术论坛——2008通信电源学术研讨会论文集[C];2008年
5 姜继海;刘宇辉;;二次调节静液传动液压抽油机液压系统设计[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(上)[C];2007年
6 薛发;;钢结构住宅近年的发展概况[A];中国大型建筑钢结构工程设计与施工[C];2007年
7 李士琦;朱荣;刘润藻;郁建;;电弧炉炼钢高效化能量集成节能技术[A];中国金属学会特钢分会,特钢冶炼学术委员会2009年会论文集[C];2009年
8 谢文宁;费李香;;长距离带式输送机运行节能设计研究[A];自主创新 实现物流工程的持续与科学发展——第八届物流工程学术年会论文集[C];2008年
9 姜家厅;王晓港;;松南油气田电力系统规划方案[A];山东省石油学会油田电力、通信及自动化技术研讨会优秀工程技术论文集[C];2009年
10 耿肇秋;王继东;郭瑜娟;;高压变频技术在水泵电机中的应用[A];第七届(2009)中国钢铁年会论文集(下)[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 刘国安;科技打开节能之门[N];中国石油报;2000年
2 剑才;800亿元的节能市场 企业为何视而不见?[N];中国有色金属报;2002年
3 记者 李兵 通讯员 崔保生;实施节能配套技改[N];中国石油报;2000年
4 宋玉慧;节能冰箱遭遇尴尬[N];中国电子报;2001年
5 姚伟成;节能家电方兴未艾[N];中国高新技术产业导报;2002年
6 李增杰 万璐;管理的基调是节能[N];中国化工报;2000年
7 本报记者 王冬梅;800亿元的节能市场企业为何视而不见?[N];工人日报;2002年
8 学友;节能——21世纪家电发展的大趋势[N];中国国门时报(中国出入境检验疫报);2000年
9 桦;创新节能是方向[N];国际经贸消息;2000年
10 海风;中国消费者买冰箱何时获得补贴[N];中国信息报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张磊;移动自组网络协议关键技术研究[D];国防科学技术大学;2005年
2 赵学健;基于功率调节的无线传感器网络拓扑控制技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
3 郑静;移动自组网络中数据复制技术研究[D];国防科学技术大学;2005年
4 胡光明;簇结构移动自组网络安全关键技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
5 马震;关于无线传感器网络节能的若干关键问题研究[D];北京交通大学;2009年
6 王刚;移动自组网络中安全组播关键技术的研究[D];东北大学;2009年
7 彭伟;移动自组网络中的广播与路由技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
8 马书惠;无线传感器网络中基于能量的关键算法研究[D];北京邮电大学;2007年
9 王炫;Ad Hoc网络中MAC层和网络层协作问题研究[D];西安电子科技大学;2007年
10 徐建波;无线传感器网络分布式分簇和节能的数据收集协议研究[D];湖南大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王国芳;基于分簇的无线传感器网络节能路由协议研究与仿真[D];武汉理工大学;2009年
2 卢春枝;无线传感器网络分簇路由协议研究[D];武汉理工大学;2008年
3 郑文军;无线传感器网络分簇节能路由算法研究[D];华中科技大学;2008年
4 劳力;无线传感器网络中基于分簇的MAC层节能研究[D];武汉理工大学;2009年
5 李翔;无线传感器网络簇状网的研究[D];天津大学;2006年
6 肖渊;无线传感器网络中MAC协议研究[D];中南大学;2008年
7 余妙;一种基于距离与能量的无线传感器网络局部覆盖拓扑控制算法[D];南京理工大学;2009年
8 魏亚青;Ad Hoc网络拓扑控制及其分簇研究[D];中南大学;2009年
9 黄灿;无线传感器网络拓扑控制算法研究[D];武汉理工大学;2008年
10 张磊;一个新的基于能量和距离的无线传感器网络协议[D];山东大学;2008年
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