自組網(wǎng)穩(wěn)定多層分級結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大,可擴展性問題被列為了自組網(wǎng)中幾個亟待解決的問題之一,而分級結(jié)構(gòu)已成為該問題的主要解決方案,對分級結(jié)構(gòu)的研究具有很高的理論價值和應(yīng)用價值。目前,分級結(jié)構(gòu)包括兩層分級結(jié)構(gòu)和多層分級結(jié)構(gòu),雖然現(xiàn)有多層分級結(jié)構(gòu)(MHS)比兩層分級結(jié)構(gòu)的可擴展性好,但也存在著結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差和結(jié)構(gòu)維護開銷大等問題。針對上述問題,提出一種穩(wěn)定多層分級結(jié)構(gòu)(SMHS),并繼而對SMHS的關(guān)鍵技術(shù)展開了深入地研究。主要研究內(nèi)容包括如下四部分:

2、r>　　 (1)針對MHS存在的問題,提出一種穩(wěn)定多層分級結(jié)構(gòu)(SMHS)及其分群算法。SMHS采用一種“結(jié)構(gòu)不依賴于某些易于變化的中心節(jié)點,而是依賴于一些相對穩(wěn)定的群”的新策略,當發(fā)生群代表輪換時,只要節(jié)點不離開群,它的分級地址(HID)就不會變更,這提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,進而降低了結(jié)構(gòu)的維護開銷;同時,它采用“高層虛擬鏈路以一些變更頻率相對較低的群為構(gòu)成元素”的新策略,這提高了高層虛擬鏈路的穩(wěn)定性,從而也降低了結(jié)構(gòu)的維護開銷。SMH

3、S的分群算法包括底層分群算法和高層分群算法,選擇有利于提高底層分群穩(wěn)定性的考慮運動相關(guān)性分群算法中在穩(wěn)定性度量方面考慮最全面的典型分群算法MSWCA所采用的分群標準來進行底層分群,而以最大連接群度為分群標準來進行高層分群。
　　 (2)針對SMHS底層分群算法存在的“只考慮底層群內(nèi)穩(wěn)定性,而忽視底層群間穩(wěn)定性”的問題,提出一種穩(wěn)定多層分級結(jié)構(gòu)(SMHS)的底層改進方法一增強分群穩(wěn)定性的底層分群算法(BCAECS),該算法基于移動

4、預(yù)測思想,綜合考慮底層群內(nèi)穩(wěn)定性、底層群間穩(wěn)定性和底層分群優(yōu)化,通過調(diào)節(jié)權(quán)值使算法適用于不同的場景,這提高了底層分群穩(wěn)定性,并降低了底層分群維護開銷。
　　 (3)針對SMHS不存在與其匹配的層次路由協(xié)議的問題,借鑒典型的基于多層分級結(jié)構(gòu)MHS的層次路由協(xié)議HSR的思想,并結(jié)合SMHS的特點,提出一種基于穩(wěn)定多層分級結(jié)構(gòu)(SMHS)的層次路由協(xié)議(HRR)。HRP的結(jié)構(gòu)和高層虛擬鏈路具有較高的穩(wěn)定性,這提高了協(xié)議的可靠性,還降低

5、了丟包數(shù)目和重路由次數(shù),從而降低了協(xié)議的傳輸時延和路由開銷:同時,HRP的結(jié)構(gòu)維護開銷和位置管理開銷相對較低,這也降低了協(xié)議的路由開銷。
　　 (4)為了提高SMHS的底層分群穩(wěn)定性,提出一種穩(wěn)定多層分級結(jié)構(gòu)(SMHS)的底層改進方法--構(gòu)建半徑為多跳的底層分群,采用一種適用范圍較廣泛的典型混合式平面結(jié)構(gòu)路由協(xié)議ZRP作為底層群內(nèi)路由協(xié)議。半徑為多跳的底層分群算法只需要對SMHS底層分群算法進行略微修改即可得到,故不將它作為研究

6、重點,而是將底層群內(nèi)路由協(xié)議ZRP作為研究重點。針對“SMHS的底層群內(nèi)路由協(xié)議ZRP的域間路由維護策略使ZRP具有較多的丟包數(shù)目和較多的路由重發(fā)現(xiàn)次數(shù);前者使ZRP的數(shù)據(jù)包投遞率較低,這使ZRP的可靠性較低;后者使ZRP的傳輸時延和路由開銷較高?！钡膯栴},提出一種基于分段修復(fù)的底層群內(nèi)路由協(xié)議(SRBIRP)。在SRBIRP中,每個節(jié)點通過維護一個基于域內(nèi)拓撲結(jié)構(gòu)的有向無環(huán)圖DAG來保存到達其域內(nèi)每個節(jié)點的多條備份路由,盡量利用備份分