基于博弈论的移动Ad Hoc网络路由协议优化研究

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随着无线通信技术的飞速发展,移动Ad Hoc网络(MANET)依靠其快速、动态、分布式等特点,广泛应用于战场通信、传感器网络、抢险救灾等领域。它是一种没有固定基础设施的通信系统,其通信是依靠内部节点之间相互协作而完成。但考虑到节点能量受限、网络动态拓扑等特点,在传输数据过程中需要考虑路由开销、资源共享等各方面因素,以实现负载均衡。泛洪法几乎是每一个无线自组网路由协议的基本方法,但其会产生大量的冗余数据,消耗了网络资源,因此需要限制冗余分组来提高路由性能。然而,减少冗余泛洪分组的数量又可能会导致网络链接失效。所以在泛洪的路由开销和网络连通性之间必须保持一种微妙的平衡。本文基于博弈理论,提出了转发困境博弈模型(Forwarding Dilemma Game, FDG),实现对密集多跳移动Ad Hoc网络路由开销的有效控制,最大限度地减少泛洪影响。文中使用混合策略纳什均衡作为FDG的解决方案,为接收到泛洪分组的节点提供转发概率,由此得出各节点的转发策略。节点的转发概率需要提供博弈中所有参与者数量,因此本文同时提出了邻节点发现协议(Neighbor Discovery Protocol, NDP)。最后我们将FDG应用于AODV路由协议中,通过网络仿真环境NS2验证其性能。结果显示,在相同节点密度(特别是高节点密度)的网络环境下,和传统的AODV路由协议相比,采用了FDG的AODV协议在保证了网络连通性的基础上,明显提高了路由性能。在路由发现阶段,FDG可以应用到任何使用泛洪的路由协议中。
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