Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中基于位置的路由協(xié)議和MAC協(xié)議研究.pdf

1、最近幾年，基于位置的路由協(xié)議成為AdHoc網(wǎng)絡(luò)中的研究熱點(diǎn)之一，因?yàn)樗哂辛己玫目蓴U(kuò)展性，適用更大規(guī)模的AdHoc網(wǎng)絡(luò)。在基于位置的路由協(xié)議中，轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)利用自己的、鄰居節(jié)點(diǎn)的和目的節(jié)點(diǎn)的位置信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)包。 目前有許多基于位置的轉(zhuǎn)發(fā)策略，本文通過概率的方法分析了不同的轉(zhuǎn)發(fā)策略對(duì)端到端的平均跳數(shù)的影響。通過MATLAB計(jì)算，貪婪的轉(zhuǎn)發(fā)策略被認(rèn)為是最好的轉(zhuǎn)發(fā)策略，它具有實(shí)現(xiàn)容易、計(jì)算簡(jiǎn)單和平均跳數(shù)少等優(yōu)點(diǎn)，特別適合高密度的AdHoc

2、網(wǎng)絡(luò)。 貪婪的無狀態(tài)路由協(xié)議(GPSR)是結(jié)合貪婪轉(zhuǎn)發(fā)策略和面遍歷算法的路由協(xié)議。面遍歷算法的缺點(diǎn)之一是它產(chǎn)生更多的跳數(shù)，因?yàn)樵谄矫鎴D的構(gòu)造過程中，短的邊比長(zhǎng)的邊更容易保留。其次，如果移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的傳輸范圍不穩(wěn)定，面遍歷算法則可能失敗。 受錨概念的啟發(fā)，本文提出了基于虛目的節(jié)點(diǎn)和位置的路由協(xié)議(VDGR)來克服面遍歷算法的缺點(diǎn)。在基本的貪婪轉(zhuǎn)發(fā)中，目的節(jié)點(diǎn)的位置信息是固定的，因此轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)在某些情況下可能找不到合適的鄰居節(jié)點(diǎn)。

3、貪婪轉(zhuǎn)發(fā)失敗的節(jié)點(diǎn)稱為凹節(jié)點(diǎn)。但是，如果根據(jù)局部信息和目的節(jié)的位置信息計(jì)算一個(gè)點(diǎn)，則能根據(jù)貪婪的轉(zhuǎn)發(fā)策略找到離計(jì)算的點(diǎn)更近的鄰居節(jié)點(diǎn)，因此可以繼續(xù)使用貪婪的轉(zhuǎn)發(fā)策略，也可以找到比凹節(jié)點(diǎn)離目的節(jié)點(diǎn)更近的節(jié)點(diǎn)。計(jì)算出來的點(diǎn)稱為虛目的節(jié)點(diǎn)。通過NS-2對(duì)VDGR和GPSR協(xié)議進(jìn)行評(píng)估。仿真結(jié)果表明，在平均的端到端時(shí)延、匯聚有效吞吐量和平均傳包率方面，VDGR協(xié)議比GPSR協(xié)議好。 為了提高移動(dòng)AdHoc網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，許多研究者集中于多

4、信道技術(shù)。其基本思想是使節(jié)點(diǎn)具有使用多個(gè)信道的能力，讓多個(gè)傳輸能夠同時(shí)進(jìn)行來增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量。目前，提出了許多基于多信道的MAC協(xié)議和幾個(gè)基于多信道的路由協(xié)議。但是基于位置的路由協(xié)議幾乎不支持多信道。為此，提出了兩種基于多信道和位置的轉(zhuǎn)發(fā)策略。一種是基于負(fù)載均衡的轉(zhuǎn)發(fā)(LBF)，該策略是向具有最小隊(duì)列長(zhǎng)度的接口轉(zhuǎn)發(fā)：另外一種是基于隊(duì)列長(zhǎng)度和順序信道選擇的轉(zhuǎn)發(fā)策略(QLSSCF)，該策略在源節(jié)點(diǎn)使用負(fù)載均衡的轉(zhuǎn)發(fā)策略，而在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)向不

5、同于包接收的接口轉(zhuǎn)發(fā)，使得數(shù)據(jù)包能夠同時(shí)進(jìn)行收發(fā)。通過NS-2仿真評(píng)估了兩種轉(zhuǎn)發(fā)策略的性能。仿真結(jié)果表明，LBF策略在平均傳包率和匯聚有效吞吐量方面略好于QLSSCF。在低速低負(fù)載情況下，QLSSCF的平均時(shí)延比LBF的低，但在高速高負(fù)載下，則QLSSCF的時(shí)延比LBF的高。 節(jié)能是AdHoc和傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。實(shí)際的網(wǎng)卡不僅在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)消耗能量，當(dāng)它處于偵聽(空閑)時(shí)也消耗能量。研究和產(chǎn)品規(guī)范表明能量?jī)?yōu)化必須關(guān)

6、閉無線接口，而不是簡(jiǎn)單減少包傳輸能量。 基于位置的自適應(yīng)友好協(xié)議(GAF)是一種基于位置的節(jié)點(diǎn)睡眠調(diào)度算法，它即能保持網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)連通性又能自適應(yīng)節(jié)點(diǎn)行為來擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。所謂網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間定義為第一個(gè)節(jié)點(diǎn)失效時(shí)間。用基于位置的路由協(xié)議對(duì)GAF協(xié)議進(jìn)行評(píng)估。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在低節(jié)點(diǎn)密度和低運(yùn)動(dòng)速度下，GAF協(xié)議在延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間方面性能不顯著。為此，提出了一種改進(jìn)的GAF協(xié)議。當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)處于活躍的時(shí)間超過某個(gè)閥值時(shí)，強(qiáng)制它進(jìn)入睡眠狀

7、態(tài)，以節(jié)省能量。通過NS2評(píng)估，可以看出改進(jìn)的GAF協(xié)議在延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間方面比GAF好，特別是在低密度、低速運(yùn)動(dòng)情況下，同時(shí)在傳包率方面也不低于GAF協(xié)議，VDGR協(xié)議的傳包率優(yōu)于GPSR。但是改進(jìn)的GAF協(xié)議增加了端到端的平均時(shí)延，這是唯一的不足。 為了提高802.11b協(xié)議的性能，提出一種利用不同物理層幀來提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量的思想。IEEE802.11b提供了高的傳輸速率，然而隨著傳輸速率的提高，物理層和媒質(zhì)接入控制(MAC)