【摘要】：隨著移動(dòng)通信技術(shù)的日益發(fā)展,移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)作為一種重要的無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。在移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)中,移動(dòng)通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,用戶終端可以在網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)且保持通信。在無固定基礎(chǔ)設(shè)施的環(huán)境中,該網(wǎng)絡(luò)支持快速組網(wǎng),并能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變化動(dòng)態(tài)重組,解決了主流無線通信網(wǎng)絡(luò)難以實(shí)現(xiàn)的組網(wǎng)通信問題。此外,移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的自治性、分布式控制和可擴(kuò)展性為其部署和現(xiàn)實(shí)應(yīng)用帶來了巨大的靈活性,與此同時(shí),也導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化難以預(yù)測、信息分發(fā)效率低等問題。為了研究和解決上述問題,本文從拓?fù)浣M網(wǎng)和信息分發(fā)這兩個(gè)角度出發(fā),在不同的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)場景中對網(wǎng)絡(luò)的性能展開研究,主要側(cè)重于連通性(拓?fù)浣M網(wǎng))、吞吐量容量和時(shí)延(信息分發(fā))這三項(xiàng)基本性能的分析,并設(shè)計(jì)相應(yīng)的調(diào)度策略,討論相關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)對三項(xiàng)基本性能的影響。研究內(nèi)容包括:第一,本文研究在大規(guī)模簇狀分布的移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點(diǎn)的非均勻相關(guān)性移動(dòng)對連通性的影響。在非均勻相關(guān)性移動(dòng)中,非均勻性指的是節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到不同位置的概率不同,相關(guān)性指的是節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)并非相互獨(dú)立。特別地,本文根據(jù)節(jié)點(diǎn)之間運(yùn)動(dòng)相關(guān)性的強(qiáng)弱,將移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)劃分為三種狀態(tài):節(jié)點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)強(qiáng)相關(guān)性的稀疏簇分布狀態(tài)、節(jié)點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)中度相關(guān)性的過渡簇分布狀態(tài)和節(jié)點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)弱相關(guān)性的稀疏簇分布狀態(tài)。在每種狀態(tài)下,本文關(guān)注以下兩個(gè)問題:(1)如何分布簇頭節(jié)點(diǎn)使得保證網(wǎng)絡(luò)連通的節(jié)點(diǎn)臨界傳輸半徑最小。(2)在此最優(yōu)的簇頭節(jié)點(diǎn)分布下,對應(yīng)的最小臨界傳輸半徑是多少�；谝陨蟽蓚�(gè)問題,本文研究最優(yōu)的簇頭節(jié)點(diǎn)分布和相應(yīng)的最小臨界傳輸半徑,揭示了節(jié)點(diǎn)的非均勻相關(guān)運(yùn)動(dòng)特性對移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連通性的影響。第二,本文研究大規(guī)模認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)下的分層協(xié)同合作機(jī)制。本文考慮的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)由靜止的主網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)的次網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,其中主網(wǎng)絡(luò)具有接入授權(quán)頻譜的最高優(yōu)先級,而次網(wǎng)絡(luò)只能通過頻譜感知伺機(jī)接入授權(quán)頻譜�；谥骶W(wǎng)絡(luò)和次網(wǎng)絡(luò)之間的合作傳輸有助于提升認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的性能,和次網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性移動(dòng)可進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)性能的雙重啟發(fā),本文提出一種新的分層合作機(jī)制。該分層合作機(jī)制的核心思想是,利用次節(jié)點(diǎn)的異構(gòu)性移動(dòng)和位置信息智能地為主節(jié)點(diǎn)提供信息中繼服務(wù)。根據(jù)所提機(jī)制,本文分別求得了主網(wǎng)絡(luò)和次網(wǎng)絡(luò)的吞吐量容量和延時(shí)。研究結(jié)果表明,主網(wǎng)絡(luò)和次網(wǎng)絡(luò)的吞吐量均能達(dá)到近似最優(yōu);主網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)隨著次節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的異構(gòu)性增強(qiáng)而降低;次網(wǎng)絡(luò)源節(jié)點(diǎn) 目的節(jié)點(diǎn)對的延時(shí)由目的節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度決定。第三,本文研究在以信息為中心的網(wǎng)絡(luò)背景下,相關(guān)性運(yùn)動(dòng)對移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的吞吐量容量和延時(shí)的影響。根據(jù)節(jié)點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)相關(guān)性,網(wǎng)絡(luò)存在兩種狀態(tài):緊密簇狀態(tài)和稀疏簇狀態(tài)。在每種網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下,本文考慮兩種移動(dòng)時(shí)間標(biāo)度:(1)快移動(dòng),即節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度和數(shù)據(jù)包的傳輸速度在同一個(gè)時(shí)間標(biāo)度;(2)慢移動(dòng),即節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度在時(shí)間標(biāo)度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于數(shù)據(jù)包的傳輸速度。更進(jìn)一步地,在每種網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下,本文分別求出快移動(dòng)和慢移動(dòng)情況下的吞吐量容量和延時(shí)。研究結(jié)果表明,在快移動(dòng)時(shí)間標(biāo)度下,節(jié)點(diǎn)之間的相關(guān)性運(yùn)動(dòng)提升了網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)性能但是降低了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量性能。這是因?yàn)樵诳煲苿?dòng)時(shí)間標(biāo)度下,一個(gè)時(shí)隙內(nèi)只能支持一跳傳輸,節(jié)點(diǎn)之間相關(guān)性的增強(qiáng)使得簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)密度增大,從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中可同時(shí)傳輸?shù)墓?jié)點(diǎn)對數(shù)下降,但同時(shí)也減小了內(nèi)容請求者和內(nèi)容持有者之間的平均距離。在慢移動(dòng)時(shí)間標(biāo)度下,當(dāng)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度足夠慢時(shí),節(jié)點(diǎn)之間的相關(guān)性運(yùn)動(dòng)對網(wǎng)絡(luò)吞吐量容量和延時(shí)性能均具有負(fù)面影響;而當(dāng)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度較大時(shí),節(jié)點(diǎn)之間的相關(guān)性運(yùn)動(dòng)提升了網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)性能但是降低了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量性能。這是因?yàn)樵诼苿?dòng)時(shí)間標(biāo)度下,當(dāng)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度較慢時(shí),中繼節(jié)點(diǎn)移動(dòng)至內(nèi)容持有者所需的時(shí)間較長,而當(dāng)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度較快時(shí),中繼節(jié)點(diǎn)移動(dòng)至內(nèi)容持有者所需的時(shí)間較短。最后,本文對全文的研究內(nèi)容以及創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行總結(jié),并指出研究工作的不足,為下一步移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的研究提供了方向。 【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN92

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5 劉e，

本文編號：2712189