無線多跳網(wǎng)絡中若干問題研究.pdf

1、無線多跳網(wǎng)絡中，源結點到目的結點之間由多跳的無線鏈路組成，任意結點既可充當端結點產(chǎn)生或接收數(shù)據(jù)分組，又可充當中間結點(路由器)對來自其他結點的數(shù)據(jù)分組進行轉(zhuǎn)發(fā)。無線AdHoc網(wǎng)絡、無線傳感器網(wǎng)絡以及無線Mesh網(wǎng)絡均屬于無線多跳網(wǎng)絡。無線多跳網(wǎng)絡是自組織、自生成和自管理的，容許結點發(fā)生故障以及結點隨意的加入或離去。無線多跳網(wǎng)絡的這些優(yōu)勢引起了人們越來越多的關注。本文從無線多跳網(wǎng)絡的各種研究熱點出發(fā)，分別研究了無線多跳網(wǎng)絡的廣播機制和無線

2、多跳網(wǎng)絡的網(wǎng)絡容量提升問題，本文的主要工作與貢獻如下： 為無線AdHoc網(wǎng)絡提出了有效延長網(wǎng)絡壽命的分布式廣播機制(MLDB)。該廣播機制中結點不需為有效廣播維持過多的拓撲信息，網(wǎng)絡中每個結點僅需獲取本地一跳鄰結點信息就可以完成廣播任務。在確定轉(zhuǎn)播結點時，MLDB讓那些擁有較多未覆蓋鄰結點和較大新增覆蓋面積的結點進行轉(zhuǎn)播，選取盡可能少的鄰結點為轉(zhuǎn)播結點，以減小廣播分組在網(wǎng)絡中的重復。MLDB的優(yōu)化設計解決了其他節(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)絡壽命。 針對無線傳感器網(wǎng)絡結點體積小、內(nèi)存與計算能力小、靠電池供電、結點密度高等特點，提出了有效廣播協(xié)議(EBP)。通過對廣播過程中一個結點轉(zhuǎn)播之后引發(fā)新轉(zhuǎn)播的討論，對最佳引發(fā)新轉(zhuǎn)播次數(shù)和最佳引發(fā)新轉(zhuǎn)播位置進行分析。EBP廣播協(xié)議基于上述分析的結論選擇轉(zhuǎn)播結點，它不需要任何鄰結點信息就可以高效完成廣播，因此算法

4、的控制開銷和存儲開銷大大降低。EBP廣播協(xié)議簡單有效，在無線傳感器網(wǎng)絡中具有良好的擴展性。 提出了適用于大規(guī)模高密度無線多跳網(wǎng)絡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轉(zhuǎn)播策略與結點的度相結合的機制，最大程度地減小轉(zhuǎn)播冗余。通過對廣播算法轉(zhuǎn)播率進行理論分析，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計算方法，分別給出了LRBA廣播算法的兩種實現(xiàn)方式LRBA1和LRBA2，通過仿真分析比較研究了這兩種廣

5、播機制的廣播覆蓋率、轉(zhuǎn)播率、時延以及能耗等性能，并指出其中綜合性能較好的方法。仿真結果表明LRBA廣播算法對于網(wǎng)絡結點密度和網(wǎng)絡規(guī)模有很好的擴展性。盡管LRBA廣播算法的存儲和計算開銷要稍大于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、高密度且結點具有較好處理能力的無線多跳網(wǎng)絡，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