基于用户效用的Ad Hoc网络资源分配方法

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zy15400444
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随着人们在不同环境下对移动业务需求的增加,近些年来Ad Hoc网络通信技术得到了飞速的发展。由于其无中心分布式,自组织等特性,使其可以应用于多种灵活多变的场景下。然而,对于Ad Hoc网络来说,由于采用无线链路通信和电池供电,带宽资源和能量资源十分有限,而且链路间干扰问题也很难处理。因此,各类业务的资源利用效率不高,成为制约Ad Hoc网络服务质量提高的重要因素之一。因此近些年来,建立以用户为中心的服务模型,研究合理高效的利用有限的资源方法是Ad Hoc网络的研究热点之一。由于Ad Hoc网络所特有的干扰特点,使得有线网络上成熟的资源分配算法不能照搬到Ad Hoc网络上,必须使用有别于有线网络的研究方法以得出适应新特性的资源分配策略,以高效地利用有限的无线资源,提高Ad Hoc网络服务体验。本文针对无线Ad Hoc网络特性研究资源分配方法。首先,根据服务类型种类不同,选取以用户为中心的效用函数,并结合节点能量构造新的效用函数。再分析网络中的资源模型,在MAC层设计网络带宽分配,目的是使得网络用户总体效用最大化。该算法使用线性逼近效用函数的数学方法,然后引入阴影价格的概念为资源定价,每一条数据流根据其效用函数确定其“成本”。数据流通过拍卖的形式来进行竞争,最终达到效用高的数据流有着优先的带宽享用权,以此达到全网效用最大化的目的。在仿真结果中,验证了带宽分配方案的有效性,同时发现由于网络能量分布不均,对全网的效用累积产生了不良影响。为了给Ad Hoc网络提供负载均衡机制,本文在网络层提出了一种改进的AODV协议,将原有的随机延时函数替换成与能量相关的延时函数。使得能量越高的节点转发延时越短,避免了低能量节点过多的参与路由与数据转发。减少同一个节点能量的过度消耗,并且使网络中的能量消耗均衡的到其他节点,延长网络的生存周期,最大化网络的效用。最后通过仿真比较了本文提出的算法以及经典算法MMBCR,验证了其有效性。之后我们联合第三章的带宽分配算法展示了负载均衡在最大化效用中起到的效果。
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