Ad Hoc网络冲突受限的拓扑控制算法研究

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Ad Hoc网络是随着无线通信技术的快速发展而出现的一种新型网络,节点能够自由进入网络拓扑并且无须基础设施的特性,使得Ad Hoc网络的出现推进了实现在任意环境下自由通信的进程,同时也为军事通信、灾难救助和临时通信提供了有效的解决方案。在Ad Hoc网络中,由于物理受限等原因,网络节点只能依靠电池作为其工作能源,尤其是随着Ad Hoc网络在各个领域的广泛应用,由节点间冲突引发的能量消耗等问题越发成为制约网络性能的因素。因此,如何更好地测量并降低整个网络的冲突给我们提出了新的挑战。本文把降低Ad Hoc网络的冲突问题作为研究方向,主要研究网络冲突受限模型和通过拓扑控制来降低冲突的问题。拓扑控制一直是Ad Hoc网络中的研究的热点,但很少有算法把降低整个网络的冲突作为拓扑控制的主要目的,并且在对网络冲突的具体测量方法上,大多数采用定性或半定量的分析方法。为此,本文首先通过引入数学中测度的概念,从测度的角度提出新的冲突测量机制,实现对冲突进行定量的分析研究,进而给出计算路径冲突测度的算法(PIMA),并在此基础上提出冲突最小化拓扑控制算法(IAPM),仿真结果显示,算法降低了网络冲突,在使全网冲突最小化方面有较好的性能。由于算法IAPM得到的是稀疏图,当Ad Hoc网络的规模和业务量较大时,用稀疏图作为通信拓扑容易因带宽瓶颈问题引起网络拥塞,以致造成更大的冲突问题。为了解决此问题,本文给出一种双端冲突受限模型,重新定义冲突,进而提出基于测度的拥塞避免冲突受限算法ICBM。该算法考虑实际通信过程中由链路瓶颈等引起的冲突问题,在保证网络连通性和t-spanner性质的前提下,使整个网络的冲突尽量最小,实现了对Ad Hoc网络冲突控制。仿真显示ICBM算法更好地降低了网络冲突,提高了网络性能。
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