移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)MAC及路由層節(jié)能技術(shù)研究.pdf

1、移動AdHoc網(wǎng)絡(luò)是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的無線通信系統(tǒng)，它的通信不依賴于任何固定基礎(chǔ)設(shè)施，而是依靠節(jié)點(diǎn)之間的相互協(xié)作以多跳方式完成，具有組網(wǎng)方便快捷、可靠性高、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為了當(dāng)前熱點(diǎn)研究問題之一。由于移動終端設(shè)備依賴于電池供電，而電池容量很難在短期內(nèi)有大幅度的提高，因此能量問題是移動AdHoc網(wǎng)絡(luò)需要著重研究的問題。在此背景下，本論文對移動AdHoc網(wǎng)絡(luò)中的MAC層的信道接入技術(shù)、功率控制機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)層的節(jié)能路由機(jī)制和具有能量效率的廣

2、播算法進(jìn)行了研究，提出一些能量效率的算法，主要研究貢獻(xiàn)歸結(jié)如下：
　　 論文首先對AdHoc網(wǎng)絡(luò)的MAC層技術(shù)進(jìn)行研究，分析了IEEE802.11DCF協(xié)議的載波監(jiān)聽機(jī)制的時(shí)間和空間需求預(yù)留的不足，結(jié)合AdHoc網(wǎng)絡(luò)MAC層功率控制技術(shù)，提出了一種應(yīng)用于移動AdHoc網(wǎng)絡(luò)中的聯(lián)合空時(shí)需求預(yù)留和功率控制MAC協(xié)議STR_PC(Spatial and TimeReservation with Power Control MAC pr

3、otocol)。STRPC時(shí)間和空間資源預(yù)留進(jìn)行更為精確的估計(jì)實(shí)現(xiàn)了對可用的信道資源優(yōu)化，提高了信道的空間利用率，降低了碰撞沖突的概率。因?yàn)槲锢韺宇^部采用最低的速率進(jìn)行傳輸，把時(shí)空估計(jì)信息嵌在物理層幀頭部，可以把信息傳播到更多更遠(yuǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)，減少了碰撞的概率。同時(shí)結(jié)合功率控制技術(shù)對數(shù)據(jù)包傳輸功率進(jìn)行控制，減低了節(jié)點(diǎn)的能量消耗。由仿真結(jié)果可以看出，STR PC協(xié)議提高了系統(tǒng)的吞吐量性能，移動節(jié)點(diǎn)功率消耗明顯降低，提高了節(jié)點(diǎn)的能量利用效率。<

4、br>　　 其次，論文對AdHoc網(wǎng)絡(luò)能量效率和負(fù)載均衡的路由進(jìn)行了深入分析，針對AODV路由協(xié)議在路由選取時(shí)沒有考慮節(jié)點(diǎn)的能量信息和節(jié)點(diǎn)的負(fù)載狀態(tài)信息的缺點(diǎn)，提出了Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中基于AODV能量有效、負(fù)載均衡的按需路由算法EELB(Energy Efficient and Load Balanced ad hocnetwork routing protocol)。EELB協(xié)議根據(jù)節(jié)點(diǎn)的剩余能量和節(jié)點(diǎn)當(dāng)時(shí)的負(fù)荷情況，決定節(jié)點(diǎn)接入路

5、由的延遲時(shí)間，從而使剩余能量較多和負(fù)載較輕的節(jié)點(diǎn)能夠更快地接入路由，使網(wǎng)絡(luò)中的能量消耗更公平，負(fù)載更均衡，使數(shù)據(jù)流不會過于集中在某些路段上。仿真結(jié)果表明EE LB協(xié)議和原協(xié)議相比，降低了端到端的延時(shí)，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐率，延長了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間，提高了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能。
　　 然后，本文對AdHoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量均衡問題進(jìn)行了研究，對多徑路由協(xié)議機(jī)制進(jìn)行了分析，提出了基于AOMDV多徑按需路由協(xié)議的最大最小剩余能量的MMREAOMDV

6、(Maximal Minimal Residual Energy)協(xié)議。MMRE_AOMDV可以平衡單個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量消耗，使數(shù)據(jù)流優(yōu)先選擇能量充足的路徑，減少由于個(gè)別節(jié)點(diǎn)能量耗盡，而使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)被分割，從而造成網(wǎng)絡(luò)性能下降的情況發(fā)生，仿真結(jié)果表明MMREAOMDV協(xié)議和AOMDV協(xié)議相比，降低了端到端的延時(shí)，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐率，延長了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間，提高了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。
　　 最后，針對泛洪式廣播存在廣播風(fēng)暴，對于節(jié)能路由協(xié)

7、議缺乏指導(dǎo)作用的缺點(diǎn)，為了達(dá)到減小廣播開銷的目的，提出了一種能量效率的廣播算法EE_BA(Energy Efficient Broadcasting Algorithm)。EEBA算法在每個(gè)節(jié)點(diǎn)收到廣播數(shù)據(jù)包時(shí)，不是隨機(jī)延時(shí)一段時(shí)間就進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，而是根據(jù)新增加的覆蓋面積和節(jié)點(diǎn)的能量狀態(tài)，使“條件好”的節(jié)點(diǎn)更快地轉(zhuǎn)發(fā)，“條件差”的節(jié)點(diǎn)延時(shí)更長的時(shí)間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。節(jié)點(diǎn)在計(jì)算轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延時(shí)，不需要鄰居節(jié)點(diǎn)的信息，也就不需要周期性地廣播HELLO信息包