论文部分内容阅读
Ad Hoc网络是指在没有固定基础设施支持的环境下,由具有无线通信功能的节点自组织形成的无线网络。它适用于需要临时架设网络的场所,在军事、民用等领域都具有广阔的发展前景。在Ad Hoc网络中,如果每个节点都以最大传输功率工作,节点的无线信号将会覆盖其它大量节点,降低无线信道利用率,从而降低网络传输能力。因此,如何减少网络干扰,提高网络传输能力是Ad Hoc网络研究的主要问题之一。由于Ad Hoc网络及其应用环境的特点,网络中存在节点随时开机和关机、节点发送功率变化、节点因能量耗尽而失效、无线信道间的相互干扰、链路失效等异常情况使得网络拓扑频繁变化,可能会造成网络拓扑不连通或者损失了拓扑结构的性能,对网络传输能力产生直接的影响。因此,Ad Hoc网络需要能够主动响应或者被动容忍拓扑结构的频繁变化。如何保证网络抗毁性也是Ad Hoc网络研究的主要问题之一。容错拓扑控制主要研究如何通过调整节点的发送功率,构造合适的节点邻接关系,获得具有某种性质的容错拓扑结构,其目的是在保证网络具有一定抗毁能力的前提下减少网络干扰、降低节点能耗、提高网络传输性能等。本文主要完成了以下几个方面的工作:(1)概述Ad Hoc网络的特点及其面临的问题,总结容错拓扑控制解决的问题及其解决方案。分析和比较目前被普遍讨论的主动型和被动型容错拓扑控制算法,并根据其算法本身的优缺点和适用范围,分析两类算法存在的问题和不足。(2)大部分优化网络性能的拓扑控制算法没有关注网络的抗毁性,不能适应网络拓扑结构变化所面临的问题。已有的拓扑维护算法存在假连通现象和不能维持拓扑结构性能的问题。本文提出一种保持Ad Hoc网络拓扑特性的拓扑维护策略(简称SMTP),并从理论和实验两方面验证了该策略的有效性。(3)现有的容错拓扑控制算法的侧重点在最小化节点发送功率以保证网络的抗毁能力,并没有考虑网络的传输性能是否能适用于有QoS需求的应用,没有充分挖掘拓扑控制提高网络传输性能的潜力。本文通过仿真分析拓扑图的连通度和节点邻接关系对网络QoS的影响,提出一种保障QoS的容错拓扑控制算法(简称AIFT)。通过实验验证了AIFT有效性,与容错算法CBTC,FLSS,UPVCS相比,AIFT算法在相同的容错能力下,网络吞吐量更好,提高了QoS的保障能力。(4)在无线网络MAC协议中增加拓扑控制处理模块,实现带拓扑控制功能的无线网络MAC协议,并通过OPNET的实例仿真验证了新的MAC协议的可行性。