基于定向天線的Ad hoc網絡分布式拓撲控制算法研究.pdf

1、Ad Hoc網絡是指在沒有固定基礎設施的情況下，由具有無線通信功能的節(jié)點自組織形成的多跳的無線網絡。在Ad Hoc網絡中，如果所有節(jié)點都以最大傳輸功率工作，節(jié)點有限的能量將被通信部件快速消耗，影響節(jié)點的無線通信質量，降低網絡生命周期。并且，網絡中每個節(jié)點的無線信號將大量覆蓋其它節(jié)點，造成無線信號沖突頻繁，降低網絡吞吐量。另外，在生成的網絡拓撲中將存在大量的邊，導致網絡拓撲信息量大、路由計算復雜。但是如果為了節(jié)能而將節(jié)點的發(fā)射功率設置太小

2、，形成的拓撲容易因為瓶頸節(jié)點的失效而變得不連通。拓撲控制研究就是在維持拓撲連通的前提下，通過適當調整節(jié)點的發(fā)射功率和建立合適的相鄰關系的方法構建網絡拓撲，達到降低網絡干擾，提高網絡吞吐量，節(jié)約節(jié)點能量的目的。
　　 本文通過設計拓撲控制算法模擬器和搭建拓撲控制網絡性能仿真平臺，分析比較幾種經典拓撲控制算法生成拓撲的結構特征和對網絡性能的影響。針對節(jié)點間的干擾是影響網絡傳輸性能的重要因素之一，采用抗干擾能力較強的定向天線，提出一種

3、分布式拓撲控制算法，具有較好的性能。
　　 主要工作包括：
　　 (1)概述Ad Hoc網絡的特點，分析研究幾種經典拓撲控制算法，得出節(jié)點的密度分布和傳輸范圍為影響網絡拓撲結構性能的主要因素。通過實驗結果，發(fā)現(xiàn)拓撲控制算法導出拓撲應具有較小的節(jié)點度和傳輸范圍。
　　 (2)采用抗干擾能力較強的多波束轉換定向天線，提出一種分布式拓撲控制算法-K—DABTC算法(K value-Distributed Topolog

4、y Control Algorithm for Ad HocNetworks Using Directional Antennas)。理論證明此算法導出的拓撲結構具有強連通性和無向性，并且此算法只需獲取局部鄰居所在扇區(qū)信息，具有分布式和節(jié)點度有界的特性。實驗結果說明K-DABTC算法降低網絡中節(jié)點的平均發(fā)射功率12％，提高網絡平均吞吐量，降低網絡平均路由開銷。
　　 (3)擴展OPNET網絡仿真工具的EMA(External M