無線多跳網(wǎng)絡(luò)中若干問題研究.pdf

1、無線多跳網(wǎng)絡(luò)中，源結(jié)點(diǎn)到目的結(jié)點(diǎn)之間由多跳的無線鏈路組成，任意結(jié)點(diǎn)既可充當(dāng)端結(jié)點(diǎn)產(chǎn)生或接收數(shù)據(jù)分組，又可充當(dāng)中間結(jié)點(diǎn)(路由器)對(duì)來自其他結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。無線AdHoc網(wǎng)絡(luò)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及無線Mesh網(wǎng)絡(luò)均屬于無線多跳網(wǎng)絡(luò)。無線多跳網(wǎng)絡(luò)是自組織、自生成和自管理的，容許結(jié)點(diǎn)發(fā)生故障以及結(jié)點(diǎn)隨意的加入或離去。無線多跳網(wǎng)絡(luò)的這些優(yōu)勢引起了人們越來越多的關(guān)注。本文從無線多跳網(wǎng)絡(luò)的各種研究熱點(diǎn)出發(fā)，分別研究了無線多跳網(wǎng)絡(luò)的廣播機(jī)制和無線

2、多跳網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)容量提升問題，本文的主要工作與貢獻(xiàn)如下： 為無線AdHoc網(wǎng)絡(luò)提出了有效延長網(wǎng)絡(luò)壽命的分布式廣播機(jī)制(MLDB)。該廣播機(jī)制中結(jié)點(diǎn)不需為有效廣播維持過多的拓?fù)湫畔?，網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)僅需獲取本地一跳鄰結(jié)點(diǎn)信息就可以完成廣播任務(wù)。在確定轉(zhuǎn)播結(jié)點(diǎn)時(shí)，MLDB讓那些擁有較多未覆蓋鄰結(jié)點(diǎn)和較大新增覆蓋面積的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)播，選取盡可能少的鄰結(jié)點(diǎn)為轉(zhuǎn)播結(jié)點(diǎn)，以減小廣播分組在網(wǎng)絡(luò)中的重復(fù)。MLDB的優(yōu)化設(shè)計(jì)解決了其他節(jié)能廣播算法中存在

3、的開銷太大的問題，使其更加適用于無線AdHoc網(wǎng)絡(luò)的特殊環(huán)境。與其他算法相比，MLDB能夠大幅降低轉(zhuǎn)播冗余、有效增加網(wǎng)絡(luò)壽命。 針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)體積小、內(nèi)存與計(jì)算能力小、靠電池供電、結(jié)點(diǎn)密度高等特點(diǎn)，提出了有效廣播協(xié)議(EBP)。通過對(duì)廣播過程中一個(gè)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)播之后引發(fā)新轉(zhuǎn)播的討論，對(duì)最佳引發(fā)新轉(zhuǎn)播次數(shù)和最佳引發(fā)新轉(zhuǎn)播位置進(jìn)行分析。EBP廣播協(xié)議基于上述分析的結(jié)論選擇轉(zhuǎn)播結(jié)點(diǎn)，它不需要任何鄰結(jié)點(diǎn)信息就可以高效完成廣播，因此算法

4、的控制開銷和存儲(chǔ)開銷大大降低。EBP廣播協(xié)議簡單有效，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中具有良好的擴(kuò)展性。 提出了適用于大規(guī)模高密度無線多跳網(wǎng)絡(luò)的最少冗余廣播算法LRBA。該算法采用一種行之有效的將頂點(diǎn)轉(zhuǎn)播策略與結(jié)點(diǎn)的度相結(jié)合的機(jī)制，最大程度地減小轉(zhuǎn)播冗余。通過對(duì)廣播算法轉(zhuǎn)播率進(jìn)行理論分析，得出了理論的最大轉(zhuǎn)播率和最小轉(zhuǎn)播率?；诓煌淖匝訒r(shí)計(jì)算方法，分別給出了LRBA廣播算法的兩種實(shí)現(xiàn)方式LRBA1和LRBA2，通過仿真分析比較研究了這兩種廣

5、播機(jī)制的廣播覆蓋率、轉(zhuǎn)播率、時(shí)延以及能耗等性能，并指出其中綜合性能較好的方法。仿真結(jié)果表明LRBA廣播算法對(duì)于網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)密度和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模有很好的擴(kuò)展性。盡管LRBA廣播算法的存儲(chǔ)和計(jì)算開銷要稍大于EBP算法，但它能獲得比EBP及其他算法更低的轉(zhuǎn)播率，特別適用于大規(guī)模、高密度且結(jié)點(diǎn)具有較好處理能力的無線多跳網(wǎng)絡(luò)，例如無線mesh網(wǎng)。 最后，研究并分析了基于掃描的定向鄰居發(fā)現(xiàn)算法，提出了一種非輔助定向鄰居發(fā)現(xiàn)算法(UADND)，該算法能