【摘要】：隨著智能無(wú)線設(shè)備規(guī)模的日益增長(zhǎng),各式移動(dòng)應(yīng)用的推陳出新以及人們對(duì)隨時(shí)隨地獲取互聯(lián)網(wǎng)信息需求的激增,無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)成為了未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)。無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)已在不同應(yīng)用領(lǐng)域大范圍部署,包括本地服務(wù)應(yīng)用、無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、終端直連通信和車輛自組織網(wǎng)絡(luò)等。作為無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)實(shí)施與應(yīng)用的基礎(chǔ),數(shù)據(jù)傳輸和內(nèi)容共享機(jī)制設(shè)計(jì)成為兩個(gè)關(guān)鍵研究問(wèn)題,受到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界高度關(guān)注。然而,無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中用戶的移動(dòng)性、無(wú)線傳輸介質(zhì)的不穩(wěn)定性、有限的設(shè)備能量和緩存空間、隨機(jī)的設(shè)備故障、各式各樣的服務(wù)內(nèi)容和服務(wù)質(zhì)量需求以及用戶的自私性,為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸與內(nèi)容共享帶來(lái)了諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。本文針對(duì)無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)及其潛在的服務(wù)應(yīng)用性能需求,以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸與內(nèi)容共享性能為總體研究目標(biāo),以面向數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐負(fù)淇刂�、面向�?jié)能的QoS路由和終端直通內(nèi)容共享為主要研究?jī)?nèi)容,設(shè)計(jì)提出基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂茩C(jī)制、基于蟻群算法的節(jié)能QoS路由機(jī)制、綠色能源輔助的無(wú)線多跳回傳路由機(jī)制、基于區(qū)域性的內(nèi)容共享存儲(chǔ)機(jī)制以及用戶移動(dòng)性對(duì)內(nèi)容共享性能影響的分析。本文研究成果為無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的部署、實(shí)施與應(yīng)用推廣夯實(shí)理論基礎(chǔ)。主要工作如下:第一,針對(duì)無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化影響數(shù)據(jù)傳輸與內(nèi)容共享性能的問(wèn)題,研究基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂颇Ｐ?以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸性能和延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。首先綜合考慮網(wǎng)絡(luò)用戶移動(dòng)性、有限設(shè)備能量和時(shí)變頻譜資源與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲泄?jié)點(diǎn)和連邊數(shù)量變化的耦合關(guān)系,提出一種擇優(yōu)與反擇優(yōu)的拓?fù)溲莼刂颇Ｐ?然后通過(guò)平均場(chǎng)理論推導(dǎo)生成網(wǎng)絡(luò)度分布;最后從網(wǎng)絡(luò)度分布、連接相關(guān)性、聚類系數(shù)和平均路徑長(zhǎng)度方面評(píng)估網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸性能。仿真結(jié)果表明本文所提出的拓?fù)溲莼刂颇Ｐ涂捎行岣呔W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸性能,均衡節(jié)點(diǎn)能耗和數(shù)據(jù)傳輸負(fù)載,降低網(wǎng)絡(luò)整體能耗。第二,針對(duì)無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中快速、可靠的多跳數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題,研究面向節(jié)能的QoS路由機(jī)制。針對(duì)兩種場(chǎng)景:一是移動(dòng)終端Ad Hoc網(wǎng)絡(luò),考慮用戶移動(dòng)性、設(shè)備緩存隊(duì)列長(zhǎng)度和剩余能量,提出一種基于蟻群算法的節(jié)能QoS路由機(jī)制,以提高數(shù)據(jù)包傳遞率和降低網(wǎng)絡(luò)能耗。仿真結(jié)果表明,所提出的路由機(jī)制在滿足丟包率和端到端時(shí)延的約束條件下,可有效降低網(wǎng)絡(luò)能耗,避免節(jié)點(diǎn)擁塞,平衡傳遞率與時(shí)延性能。二是針對(duì)綠色能源輔助的無(wú)線Mesh回傳網(wǎng)絡(luò),考慮時(shí)變的無(wú)線信道狀態(tài)、隨機(jī)的綠色能源采集量、未知的回傳數(shù)據(jù)流量和有限的節(jié)點(diǎn)儲(chǔ)能,提出一種基于蟻群算法的無(wú)線Mesh回傳路由機(jī)制,以優(yōu)化回傳數(shù)據(jù)傳遞率和綠色采集能源利用率。仿真結(jié)果表明,滿足最大電網(wǎng)功率、頻譜資源和綠色能源采集量約束條件下,所提出的回傳路由機(jī)制優(yōu)化了數(shù)據(jù)包傳遞率、平均端到端時(shí)延、綠色能源利用率和頻譜效率多方面性能。第三,針對(duì)終端直通內(nèi)容共享網(wǎng)絡(luò)中快速、準(zhǔn)確獲取請(qǐng)求內(nèi)容問(wèn)題,研究共享內(nèi)容存儲(chǔ)機(jī)制,并且考慮用戶移動(dòng)性對(duì)內(nèi)容共享性能的影響,分別從時(shí)間和空間方面對(duì)內(nèi)容共享性能局限性進(jìn)行分析。首先通過(guò)數(shù)據(jù)集分析獲得內(nèi)容受歡迎程度在時(shí)間-空間上的區(qū)域性、內(nèi)容壽命、用戶內(nèi)容請(qǐng)求行為和終端隨機(jī)相遇等統(tǒng)計(jì)特征;然后提出一種基于內(nèi)容區(qū)域性的存儲(chǔ)模型,以提高內(nèi)容共享成功率(即命中率),并且定義服務(wù)壽命、服務(wù)距離和服務(wù)中斷恢復(fù)時(shí)延三個(gè)參數(shù),從時(shí)間和空間分析用戶移動(dòng)性對(duì)內(nèi)容共享性能的影響;最后通過(guò)數(shù)值仿真對(duì)理論分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明,相比基于Zipf內(nèi)容存儲(chǔ)策略,本文所提出的內(nèi)容存儲(chǔ)機(jī)制在保證內(nèi)容共享成功率的同時(shí),可降低10%-30%的設(shè)備緩存空間使用量。并且,終端直通內(nèi)容共享機(jī)制更適用于在低密度網(wǎng)絡(luò)中(例如宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)),低速群體移動(dòng)終端用戶間共享受歡迎度高的內(nèi)容。理論分析與數(shù)值仿真結(jié)果不僅對(duì)終端存儲(chǔ)空間使用量、內(nèi)容共享命中率、服務(wù)壽命、服務(wù)距離、服務(wù)中斷恢復(fù)時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)流量卸載性能進(jìn)行了分析和評(píng)估,并且為內(nèi)容共享存儲(chǔ)機(jī)制與性能優(yōu)化方案設(shè)計(jì)提供了重要的理論指導(dǎo)。
【圖文】：

設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)或內(nèi)容的共享。該類網(wǎng)絡(luò)以其通信優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)逡逑共同構(gòu)建成一個(gè)互補(bǔ)與共存的混合網(wǎng)絡(luò)。逡逑由圖１－１中所示的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景可知，首先，移動(dòng)終端設(shè)備之間直連通信將減輕逡逑終端與基站之間的數(shù)據(jù)流量，這不僅可以降低基站的負(fù)載，也為用戶提供了更好逡逑的服務(wù)體驗(yàn)。其次，無(wú)線Ｍｅｓｈ多跳回傳可以有效地解決覆蓋盲區(qū)問(wèn)題，優(yōu)化小逡逑區(qū)邊緣用戶的通信速率，從而改善蜂窩網(wǎng)絡(luò)的用戶服務(wù)體驗(yàn)質(zhì)量。因而，無(wú)線自逡逑組織網(wǎng)絡(luò)將帶來(lái)三種增益：鄰近增益（ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ邋ｇａｉｎ），指由于發(fā)送和接收設(shè)備逡逑５逡逑

性上高度變化，并且通信的質(zhì)量容易受到周圍環(huán)境的影響。此外，許多移動(dòng)應(yīng)用逡逑程序，，尤其是帶有視頻或音頻的多媒體應(yīng)用，需要傳輸大容量、高速率的數(shù)據(jù)，逡逑這極大地增加了無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的流量負(fù)載。如圖１－２所示，本文從網(wǎng)絡(luò)層面（包逡逑括用戶移動(dòng)性、無(wú)線介質(zhì)），應(yīng)用層面（包括數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)大小、應(yīng)用性能需逡逑求），設(shè)備層面（包括能量、緩存空間、設(shè)備故障）以及用戶層面（即用戶自私逡逑性）說(shuō)明無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳遞與內(nèi)容共享所面臨的主要挑戰(zhàn)。逡逑第一，從網(wǎng)絡(luò)層面來(lái)看，無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)主要特點(diǎn)是用戶的移動(dòng)性和逡逑無(wú)線傳輸介質(zhì)的不穩(wěn)定性，其直接影響網(wǎng)絡(luò)的連通性和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的制定�？紤]用逡逑戶移動(dòng)性對(duì)ＭＡＮＥＴｓ中路由壽命的影響，在設(shè)計(jì)高效的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議方面是非常逡逑重要的［３２］。另外，用戶設(shè)各的鄰居會(huì)因其移動(dòng)而隨著時(shí)間改變。由于移動(dòng)設(shè)備依逡逑賴于其鄰居設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)信息，所以設(shè)備的移動(dòng)將導(dǎo)致頻繁的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓驮O(shè)備通逡逑信中斷。隨著當(dāng)前通信鏈路的中斷和重建都將不可避免地引起網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷、數(shù)據(jù)包逡逑丟失和傳輸延遲
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN929.5

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳惠娟;趙雪青;;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)信息流傳輸安全性評(píng)估仿真[J];計(jì)算機(jī)仿真;2018年04期

2 陳琳;李勇;崔道江;;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J];計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制;2016年11期

3 胡飛;魏祥麟;范建華;孫欽;鮑麗娜;;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中干擾攻擊的影響分析[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2017年S1期

4 王國(guó)威;黎海濤;;基于同道干擾統(tǒng)計(jì)模型的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)性能分析[J];電訊技術(shù);2012年03期

5 謝紅;;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗初探[J];無(wú)線電工程;2010年02期

6 陶洋;李牧;李峰;;一種多信道無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)分配[J];電腦編程技巧與維護(hù);2009年06期

7 鐘曉峰,王有政,梅順良,王京;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)質(zhì)量控制[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2004年11期

8 劉半藤;周瑩;陳友榮;;基于加權(quán)路由思想的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間優(yōu)化算法研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2017年03期

9 徐昊;吳明慧;劉偉;;基于動(dòng)態(tài)路由與蟻群優(yōu)化的移動(dòng)無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)算法[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究;2016年06期

10 仝華梓;;一種無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)協(xié)議研究與實(shí)現(xiàn)[J];網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用;2014年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 陳雁;安建平;;小世界特征對(duì)無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)性能的影響[A];第七屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

2 殷敬偉;王宇;趙安邦;陳陽(yáng);;水聲無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)隱終端與暴露終端的解決方法研究[A];泛在信息社會(huì)中的聲學(xué)——中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)2010年全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

3 胡薇;毛玉明;;一種新型的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[A];第九屆全國(guó)青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

4 羅睿;毛玉明;;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的分層移動(dòng)模型初探[A];2006中國(guó)西部青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

5 吉磊;毛玉明;;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)環(huán)境模擬設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[A];2006中國(guó)西部青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

6 張帆;馬立香;毛建兵;;一種分級(jí)無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的模擬系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)[A];2006中國(guó)西部青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

7 毛建兵;毛玉明;;一種無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開(kāi)發(fā)輔助平臺(tái)設(shè)計(jì)[A];2006中國(guó)西部青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

8 何琢如;侯整風(fēng);陳博;;一種基于移動(dòng)無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)多路徑源路由算法的改進(jìn)算法(英文)[A];全國(guó)第19屆計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用（CACIS）學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2008年

9 王英梅;孫春來(lái);趙利軍;;一種主被動(dòng)相結(jié)合的無(wú)線自組網(wǎng)安全保障機(jī)制研究[A];第28次全國(guó)計(jì)算機(jī)安全學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2013年

10 寧雪晶;王洪海;王智森;;小區(qū)域下無(wú)線多跳自組織網(wǎng)絡(luò)的研究[A];2009通信理論與技術(shù)新發(fā)展——第十四屆全國(guó)青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 戰(zhàn)福瑞;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)密鑰管理關(guān)鍵技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2017年

2 王雅莉;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸與內(nèi)容共享機(jī)制研究[D];北京郵電大學(xué);2018年

3 周凱;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)容量算法研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2016年

4 桂麗;認(rèn)知無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2013年

5 馬明輝;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究[D];北京郵電大學(xué);2007年

6 李昕;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中的路由與廣播技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2007年

7 Samba Sesay;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)能量及熱點(diǎn)感知的路由協(xié)議研究[D];華中科技大學(xué);2006年

8 戴沁蕓;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)容量的研究[D];華中科技大學(xué);2006年

9 王睿;認(rèn)知及協(xié)作無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中的資源管理策略研究[D];北京郵電大學(xué);2014年

10 路綱;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究[D];電子科技大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 魏路;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延高吞吐MAC協(xié)議研究[D];電子科技大學(xué);2018年

2 宋曉雪;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2018年

3 倪晨泉;基于保護(hù)區(qū)域的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)性能研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

4 胡宇峰;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)急通信中的應(yīng)用[D];上海交通大學(xué);2012年

5 于飛;中高速無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中繼平臺(tái)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2014年

6 吳晨陽(yáng);無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的攻擊方法和應(yīng)對(duì)措施研究[D];北京郵電大學(xué);2013年

7 韓峗;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)傳輸性能研究[D];上海交通大學(xué);2008年

8 唐安律;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)端到端傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2014年

9 齊勇;認(rèn)知無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂蒲芯縖D];電子科技大學(xué);2014年

10 蘇靜凱;無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)質(zhì)量保證[D];北京郵電大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2604759