移動Ad Hoc網(wǎng)絡干擾路由協(xié)議的研究.pdf

1、移動Ad Hoc網(wǎng)絡不需要任何基礎設施建設，被廣泛應用于諸如緊急服務、災難救援和軍用通信等諸多領域。但由于該網(wǎng)絡的一些固有特性，使其在很多方面都面臨新的問題和挑戰(zhàn)，干擾就是其中一個。干擾的存在，會嚴重影響移動Ad Hoc網(wǎng)絡的各項性能，如網(wǎng)絡吞吐量，能量消耗，網(wǎng)絡壽命等。 本文在綜合考慮了可能會對節(jié)點的傳輸活動產(chǎn)生影響的所有鄰居的數(shù)目、相對位置、鄰居節(jié)點上的通信量以及接收信號功率等因素的情況下，建立了三個新的更適用于移動Ad H

2、oc網(wǎng)絡的干擾模型：基于鄰居數(shù)、基于通信量、基于信號功率的干擾模型。并在上述干擾模型基礎上，設計出三個新的路由協(xié)議：平均鏈路干擾感知路由協(xié)議、通信量相關干擾感知路由協(xié)議和概率轉發(fā)干擾感知路由協(xié)議，來實現(xiàn)降低或消除移動Ad Hoc網(wǎng)絡干擾的目的。 鄰居數(shù)干擾模型，在已有的鄰居干擾模型基礎上，將整個干擾范圍內的節(jié)點數(shù)目作為該節(jié)點的干擾值，同時考慮節(jié)點分布位置的不同對干擾的大小程度造成的影響。干擾源節(jié)點離被干擾節(jié)點越近，其對被干擾節(jié)點

3、造成的干擾越大，離得越遠則干擾越小。因此，我們將節(jié)點的干擾區(qū)域又劃分為三個更小的區(qū)域，按照離節(jié)點的距離由近及遠，為每個區(qū)域從大到小賦予不同的權值，這三個區(qū)域內節(jié)點數(shù)目的加權和，就是該節(jié)點的干擾值。知道了節(jié)點的干擾值后，可以進一步得到鏈路干擾值以及路徑干擾值，并得到各路徑的平均鏈路干擾。平均鏈路干擾感知路由協(xié)議就是在源和目的節(jié)點之間的多條可能路徑中，選擇平均鏈路干擾最小的路徑，進行數(shù)據(jù)轉發(fā)，以避開潛在干擾較大的區(qū)域。 通信量干擾模

4、型，不但考慮了節(jié)點的鄰居數(shù)目和鄰居的分布位置，還考慮了各鄰居上的通信量情況。鄰居節(jié)點上的通信活動越頻繁，發(fā)生碰撞沖突的概率就越大，對節(jié)點產(chǎn)生的干擾程度也越大。因此，我們將周圍所有鄰居節(jié)點上的通信量之和作為該節(jié)點的干擾值。同時，由于距離的遠近不同會造成干擾程度的不同，因而我們利用RTS/CTS機制來測量通信范圍內各鄰居節(jié)點的距離，并以此作為因子為各節(jié)點的通信量設置權值，而通信范圍外的鄰居節(jié)點，其權值統(tǒng)一設置為一個固定值。兩倍通信半徑范圍內

5、所有節(jié)點的通信量加權和就是該節(jié)點的干擾值。通信量相關的干擾感知路由協(xié)議，就是在路由發(fā)現(xiàn)過程中，搜集沿途所有中間節(jié)點的干擾值，當路由請求包到達目的節(jié)點時，對所有中間節(jié)點的干擾值進行累加求和得到路徑干擾值，并進一步求得平均鏈路干擾值。目的節(jié)點為每一個可能路徑都向源節(jié)點返回一個攜帶有干擾信息的路由應答包。源節(jié)點按照收到的路由應答包所攜帶的干擾信息，為數(shù)據(jù)包選擇平均鏈路干擾值最小的那條路徑，進行逐跳轉發(fā)。 基于信號功率的干擾模型，是將節(jié)

6、點某時刻可以感知到的所有信號功率疊加起來得到干擾值的，這是干擾最本質的定義。在給出移動Ad Hoc網(wǎng)絡干擾定義之后，本文首先提出了一種動態(tài)調整感知門限的方法，最大限度地提高空間復用度，增加網(wǎng)絡容量，提高吞吐量。然后根據(jù)節(jié)點所受干擾的歷史信息，估算出節(jié)點在下一時刻可能受到的干擾值大小；再結合節(jié)點可能受到的最大干擾值，給出一個轉發(fā)概率的計算公式。當節(jié)點的干擾值較大時，其轉發(fā)概率較小，當節(jié)點的干擾較小是，其轉發(fā)概率較大。概率轉發(fā)干擾感知路由協(xié)

7、議，就是在路由發(fā)現(xiàn)過程中，讓每個中間節(jié)點按照此概率對路由請求包進行進一步廣播，使得干擾較大的節(jié)點以較小的概率廣播路由請求包，從而降低其出現(xiàn)在源與目的節(jié)點間轉發(fā)路徑上的可能，達到減小數(shù)據(jù)轉發(fā)過程中可能受到的干擾的目的。同時，在路由發(fā)現(xiàn)過程中，路由請求包記錄沿途各中間節(jié)點的干擾值，到達目的節(jié)點后，對其求和得到路徑干擾值并計算平均鏈路干擾值。源節(jié)點在所有可能路徑中，選擇平均鏈路干擾值最小的那條路徑，對數(shù)據(jù)進行逐跳轉發(fā)。 模擬實驗顯示，