無線自組織網(wǎng)絡中的路由技術相關問題研究.pdf

1、未來的通信網(wǎng)絡除了以低成本實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸外，還要求網(wǎng)絡組網(wǎng)靈活，具有適應性和生存能力。無線自組織網(wǎng)絡是一種無基礎設施依托，可自組織重構的多跳無線網(wǎng)絡。與其他傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡不同的是，它具有臨時組建、拓撲動態(tài)變化、節(jié)點能力有限等特點，可用于為地理上相鄰但散布區(qū)域超過單個節(jié)點無線傳輸范圍的一組節(jié)點之間提供信息傳遞服務。在無線自組網(wǎng)中，由于通信半徑的限制，節(jié)點之間是通過多跳轉發(fā)進行數(shù)據(jù)交互的，因而路由協(xié)議是其重要的組成部分。然而，由于無線自組

2、織網(wǎng)絡的上述特點，使得傳統(tǒng)的路由協(xié)議不能有效地應用，故其路由傳輸技術成為了該領域的研究重點與難點?，F(xiàn)今已取得了這方面的一些初步的研究成果，但現(xiàn)有的這些研究成果大多針對各自的應用場景，這就為無線自組網(wǎng)中的路由技術研究留下了非常廣闊的空間。
　　 本文針對無線自組網(wǎng)中具有代表性的靜態(tài)部署傳感器網(wǎng)絡(WSN)、移動車載自組織網(wǎng)絡(VANET)以及近年來由移動自組織網(wǎng)絡(MANET)發(fā)展演化出的機會型網(wǎng)絡（Opportunistic N

3、etworks）進行了系統(tǒng)、全面地分析和總結，并在此基礎上，結合無線自組網(wǎng)在上述三方面的不同特征，深入細致地研究了相關的路由傳輸策略，取得了若干創(chuàng)新和成果。本文的主要貢獻包括：
　　 1．針對傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)收集，提出了一種結合自組織映射(SOM)與免疫克隆選擇算法的分簇路由策略SICR(SOM and Immune Clonal Selection Based Clustering Routing Scheme for Wir

4、eless Sensor Networks)。不同于以往的研究，SICR在分簇聚類時，充分考慮了網(wǎng)絡節(jié)點密度、剩余能量以及與匯聚點間距離等因素，采用一種基于自組織映射原理的簇頭競爭算法，構建了能量消耗均衡的分簇結構。該結構可以有效的應用于節(jié)點能量異構的網(wǎng)絡場景。同時，為了減少簇重構次數(shù)，降低重構開銷，在維護階段引入了一種自適應調整機制，簇首可根據(jù)簇內(nèi)各成員的剩余能量估算當前簇的穩(wěn)定性，并據(jù)此調整簇規(guī)模，以維持簇的穩(wěn)定。路由的組織則分為簇

5、內(nèi)通信和簇間通信兩部分：簇內(nèi)通信基于建立的簇內(nèi)拓撲路徑集進行；簇間通信則通過基于克隆選擇算法建立的最小匯集樹進行。模擬實驗表明，與現(xiàn)有的幾種算法相比，SICR能更好均衡節(jié)點的能量消耗和延長網(wǎng)絡壽命。
　　 2．針對車載自組網(wǎng)的數(shù)據(jù)分發(fā)，提出了一種面向發(fā)布/訂閱系統(tǒng)基于車輛移動分布感知的事件分發(fā)策略MDA(Mobile Distribution-Aware Data Dissemination)?；谲嚵鞯淖越M織性及自穩(wěn)性的特點，

6、建立VANET下的發(fā)布/訂閱模型，通過計算車輛與移動訂閱者的相遇概率，預測訂閱者的移動分布，并以此為依據(jù)實時部署和調度廣播令牌在網(wǎng)絡中的轉發(fā)，從而有效的控制事件代理的分布，保證了數(shù)據(jù)傳遞的有效性。與以前的相關研究相比，MDA采用的啟發(fā)式算法，能夠使事件代理的分布更好地適應網(wǎng)絡環(huán)境的動態(tài)變化。此外，MDA采用了一種基于概率預測密度的令牌控制算法，通過實時的調整令牌的數(shù)量，進而控制事件代理的數(shù)量，降低了整個網(wǎng)絡的負載。仿真實驗表明，與現(xiàn)有的

7、幾種消息分發(fā)算法相比，MDA能以較低的網(wǎng)絡負載和傳輸延遲獲得較高的數(shù)據(jù)傳輸成功率。
　　 3．針對具有周期性社會移動軌跡的機會型網(wǎng)絡，提出了一種基于周期性間歇連通的數(shù)據(jù)傳輸策略PICD(Periodic Intermittently Connected-Based DataDelivery in Opportunistic Networks)。通過有效利用節(jié)點間存在的周期間歇連通性來改善數(shù)據(jù)傳輸性能。節(jié)點傳輸概率的計算則充分考慮

8、了其與匯聚點間存在的間歇多跳路徑，并將其與消息容忍的傳輸延遲相結合，首先采用隨機動態(tài)規(guī)劃的方法來建立與延遲相關的傳輸概率模型，然后通過基于多跳的函數(shù)空間迭代法求出一個周期內(nèi)的與延遲相關的傳輸概率分布矩陣，節(jié)點面向不同消息延遲的傳輸概率則基于分布矩陣計算獲得，以此作為選擇下一跳的依據(jù)。與延遲相關的概率轉發(fā)機制提高了消息在容忍的延遲內(nèi)被成功遞交的可能。仿真實驗表明，與現(xiàn)有的幾種數(shù)據(jù)傳輸算法相比，在節(jié)點具有循環(huán)運動特征的環(huán)境下，PICD具有較