多功率無線自組網(wǎng)接入策略建模與跨層能量優(yōu)化.pdf

1、無線自組網(wǎng)是一種新型的不依賴于固定基礎(chǔ)設(shè)施的移動無線網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點地位完全對等，以多跳共享的方式進行組網(wǎng)。由于具有組網(wǎng)靈活、抗毀性強等優(yōu)點，目前無線自組網(wǎng)已在軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。在無線自組網(wǎng)中，節(jié)點一般采用能量受限的電池供電，因此如何有效降低網(wǎng)絡(luò)的能量損耗成為一個重要問題。目前降低網(wǎng)絡(luò)能耗的一個重要方法是采用功率控制策略。
　　功率控制策略中節(jié)點多采用多個不同的發(fā)射功率，這樣接收節(jié)點會同時接收到多個不同發(fā)射功率的

2、報文，由于捕獲效應(yīng)，節(jié)點接收報文會受到很大影響。為了研究節(jié)點在多個發(fā)射功率的情況下，網(wǎng)絡(luò)飽和吞吐量的變化，本文提出一種適用于建模分析多功率無線自組網(wǎng)接入策略性能的三維馬爾可夫鏈模型，通過該模型對多功率無線自組網(wǎng)接入策略的飽和吞吐量進行理論分析。另外，針對無線自組網(wǎng)功率控制策略中的能量優(yōu)化問題，本文提出一種多功率跨層能量高效路由協(xié)議。本文的主要貢獻如下:
　　1、分析了當(dāng)前對DCF協(xié)議建立的二維馬爾可夫鏈模型的局限性。該模型認為，只

3、要有兩個或者以上節(jié)點同時發(fā)送報文必然會產(chǎn)生沖突。然而，實際中當(dāng)節(jié)點的信噪比大于信噪比門限時節(jié)點就能成功接收報文，即存在捕獲效應(yīng)。在多個不同發(fā)射功率情況下，捕獲效應(yīng)的效果會更加明顯。接著本文討論了多功率環(huán)境條件下無線自組網(wǎng)接入策略建模的難點。然后在二維馬爾可夫鏈的基礎(chǔ)上，考慮到節(jié)點的發(fā)射功率，建立一種適合多功率無線自組網(wǎng)接入策略的三維馬爾可夫鏈模型，研究多功率對網(wǎng)絡(luò)性能的影響，并在該模型下對捕獲概率和網(wǎng)絡(luò)飽和吞吐量性能進行分析。該模型支持

4、RTS/CTS模式和基本模式。GloMoSim仿真實驗很好地驗證了該三維馬爾可夫鏈模型的有效性。
　　2、針對無線自組網(wǎng)功率控制策略中的能量優(yōu)化問題，本文提出一種多功率跨層能量高效按需路由協(xié)議。協(xié)議中，節(jié)點用多個不同的發(fā)射功率建立多個到目的節(jié)點的有效路由，選擇一個到目的節(jié)點有最小發(fā)射功率的路由作為最終路由。另外，采用跨層功率控制機制管理網(wǎng)絡(luò)層的路由分組、MAC層控制幀及數(shù)據(jù)幀的傳輸。在網(wǎng)絡(luò)層節(jié)點依次用不同的發(fā)射功率建立多個路由，在