基于多速率的無線移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的研究.pdf

1、無線移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)是一種特殊的無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的地位平等，不需要中心控制節(jié)點(diǎn)，可以任意移動(dòng)并具有報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)能力，網(wǎng)絡(luò)通信依靠節(jié)點(diǎn)之間的相互協(xié)作，以多跳方式完成，因而不依賴于任何固定設(shè)施。由于無線移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)具有的諸多優(yōu)良特性，可以應(yīng)用于民用和軍事領(lǐng)域，例如，搶險(xiǎn)救災(zāi)、多媒體會(huì)議、視頻點(diǎn)播及軍事戰(zhàn)場數(shù)字化通訊等。
　　 通過使用不同的調(diào)制和編碼方法，Ad Hoc網(wǎng)的MAC層采用的IEEE802.11無線接入標(biāo)

2、準(zhǔn)在物理層支持多種傳輸速率。因此，利用自適應(yīng)速率調(diào)整算法，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)信道質(zhì)量選擇不同的傳輸速率，從而提高網(wǎng)絡(luò)的通信能力。研究多速率傳輸問題對(duì)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有重大的意義。本文對(duì)無線移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)上的多速率問題進(jìn)行了深入研究，具體的研究內(nèi)容包括多速率多播路由時(shí)延的最小化、基于多速率傳輸?shù)恼{(diào)度問題、基于模糊Petri網(wǎng)的多速率路由選擇、基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無線局域網(wǎng)中繼算法。主要研究成果如下：
　　 (1)多速率無線移動(dòng)

3、Ad Hoc網(wǎng)中的多播路由時(shí)延的最小化。針對(duì)物理層提供的多速率傳輸特性，研究了無線移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)多播路由時(shí)延的最小化問題。其主要思想是依據(jù)關(guān)鍵路徑高速率優(yōu)先的原則，上游節(jié)點(diǎn)將對(duì)數(shù)據(jù)包的一次低傳輸速率傳輸換為先高后低的多次不同速率的傳輸，從而縮短關(guān)鍵路徑時(shí)延，使得多播時(shí)延達(dá)到最小化。首先將該問題模型化為一個(gè)最優(yōu)化問題，然后提出了一個(gè)分布式多播路由時(shí)延的最小化(Distributed Minimizing Delay Multicast

4、 Routing，DMDMR)算法，并且證明了該算法能夠取得最優(yōu)值。大量模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與上游節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)包只進(jìn)行一次傳輸?shù)慕?jīng)典技術(shù)相比，DMDMR算法最高可降低21％的多播時(shí)延。
　　 (2)基于多速率傳輸?shù)臒o線移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)中的調(diào)度問題。主要研究無線移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)中的多速率調(diào)度問題。首先將它模型化為一個(gè)優(yōu)化問題，然后根據(jù)是否考慮節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)因素提出了兩個(gè)多速率條件下的調(diào)度算法HRFWICB(HighestRate Fi

5、rst without Considering Buffer)和HRFWCB(Highest Rate First with Considering Buffer)，它們的基本思想是在保證數(shù)據(jù)流基本公平性的前提下，優(yōu)先調(diào)度高速率數(shù)據(jù)流來降低包的傳輸時(shí)間和時(shí)延。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，同經(jīng)典的Luo算法及最大勢包優(yōu)先算法(Greatest PotentialPacket First，GPPF)相比，HRFWICB和HRFWCB算法能夠明顯地降低包的

6、傳輸時(shí)間和時(shí)延。
　　 (3)基于模糊Petri網(wǎng)的無線移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)多速率路由問題。針對(duì)多速率環(huán)境下的無線移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)，研究了期望介質(zhì)訪問時(shí)間路由問題，其基本思想是根據(jù)鏈路包的丟失率和傳輸速率來選擇從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)期望傳輸時(shí)間最短的路徑。首先用模糊Petri網(wǎng)進(jìn)行建模，接著提出期望介質(zhì)訪問時(shí)間路由算法(Expect Media VisitingTime，EMVT)。因此，候選路由盡可能多地包含了高傳輸速率和低包丟失

7、率的鏈路，可以充分利用物理層多速率能力來提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。模擬實(shí)驗(yàn)表明，期望介質(zhì)訪問時(shí)間路由算法比最小跳數(shù)路由算法和僅僅考慮鏈路傳輸速率路由算法相比，可以較大地提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量并降低時(shí)延。
　　 (4)基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無線局域網(wǎng)中繼算法。網(wǎng)絡(luò)編碼是21世紀(jì)信息領(lǐng)域的一項(xiàng)新技術(shù)，它既可提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量又可節(jié)省能量消耗。目前的研究成果主要是基于單速率傳輸，但隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和設(shè)備的不斷更新，無線局域網(wǎng)MAC層協(xié)議已經(jīng)開始支持多速率傳輸。本