協(xié)作Ad hoc網(wǎng)絡容量和能量有效的拓撲控制算法研究.pdf

1、Ad hoc網(wǎng)絡具有快速組網(wǎng)、系統(tǒng)抗毀性強、不需要架設網(wǎng)絡基礎設施等優(yōu)點，在軍事、搶險、救災等領域得到了廣泛應用。Ad hoc網(wǎng)絡存在網(wǎng)絡傳輸有效性和能量有效性的折中問題。
　　拓撲控制技術作為Ad hoc網(wǎng)絡研究的核心技術之一，對于降低節(jié)點傳輸功率以及增加網(wǎng)絡容量具有明顯的效果。近年來，協(xié)作通信技術(Cooperative Communication，CC)因為其能夠減少傳輸功率和擴大傳輸范圍，被用來輔助拓撲控制技術。在CC模型

2、下的拓撲控制解決了傳統(tǒng)的拓撲控制只能在初始化全連通的網(wǎng)絡進行的限制條件，擴大了拓撲控制的應用范圍。CC模型下的拓撲控制構建的稀疏拓撲圖滿足網(wǎng)絡容量和能量有效性是一個具有挑戰(zhàn)性的問題。
　　本文通過對現(xiàn)有CC模型下的拓撲控制算法的研究，采用功率分配的協(xié)作分簇方法優(yōu)化網(wǎng)絡容量和能量消耗。本文主要工作包括：
　　1)現(xiàn)有CC模型下的拓撲控制研究是在保持網(wǎng)絡連通性的前提下通過降低節(jié)點的傳輸功率來最小化網(wǎng)絡總能量消耗，這樣會影響網(wǎng)絡容

3、量。本文綜合考慮總能量消耗和網(wǎng)絡容量，提出一種基于功率分配的協(xié)作分簇算法(CooperativeClustering Based Power Assignment，CCPA)。CCPA算法首先將網(wǎng)絡分簇，然后通過使用協(xié)作通信技術使得簇間能夠通信，再采用Kruskal算法去除冗余的CC鏈路，最后給每個節(jié)點分配傳輸功率。CCPA算法可以在提高網(wǎng)絡容量的基礎上保證能量有效。仿真實驗結果表明該算法有效。
　　2)現(xiàn)有CC模型下的拓撲控制研

4、究只考慮了如何減少網(wǎng)絡的總能量消耗，并沒有考慮如何均衡節(jié)點的能量消耗。生成的靜態(tài)性拓撲結構會導致傳輸功率最大的節(jié)點一直保持最大的傳輸功率，以最快的速度消耗能量而網(wǎng)絡過早的死亡，降低了網(wǎng)絡的生存期。本文在CCPA算法的基礎之上，提出了一個基于功率分配的動態(tài)協(xié)作分簇算法(Dynamic Cooperative Clustering Based Power Assignment，DCCPA)。DCCPA算法根據(jù)節(jié)點的剩余能量和距離動態(tài)更換簇頭