發(fā)布時間：2017-04-11 19:08

  本文關(guān)鍵詞：資源受限的無線自組織網(wǎng)絡(luò)路由算法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線自組織網(wǎng)絡(luò)(Ad Hoc Network)是一種無中心、多跳、無基礎(chǔ)設(shè)施的分布式網(wǎng)絡(luò),可以廣泛應(yīng)用于有線網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋的邊遠(yuǎn)區(qū)域,特別適合應(yīng)用在各種商業(yè)、軍事和災(zāi)害場景。無線自組織網(wǎng)絡(luò)的深入研究和廣泛應(yīng)用為移動環(huán)境下數(shù)據(jù)傳輸提供了技術(shù)支持。然而,由于節(jié)點(diǎn)的移動性、覆蓋密度的可變性、能量和緩沖區(qū)資源的有限性、通信干擾導(dǎo)致的傳輸距離不確定性等因素會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)大部分時間不連通。為確保無線自組織網(wǎng)絡(luò)信息的可靠傳輸,應(yīng)從兩方面進(jìn)行移動無線環(huán)境下的路由研究,即路由協(xié)議的設(shè)計和高效的緩沖區(qū)管理策略,同時應(yīng)當(dāng)考慮到無線自組織網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)傳輸帶寬、節(jié)點(diǎn)能量和緩沖區(qū)緩存資源的有限性。本文結(jié)合無線自組織網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn),針對資源受限這一問題展開無線自組織網(wǎng)絡(luò)的路由算法研究,主要研究內(nèi)容和成果概況如下：(1)針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多QoS和多路徑需求,提出一種面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的代價感知多路徑路由(Cost-aware MultiPath Routing, CMPR)算法�；贛P-OLSR路由算法,CMPR路由決策時放棄人為預(yù)設(shè)節(jié)點(diǎn)代價值的方法,將節(jié)點(diǎn)實(shí)時剩余能量、節(jié)點(diǎn)實(shí)時隊列長度等路由指標(biāo)作為參數(shù)納入路由決策,通過改進(jìn)的Dijkstra路由決策模型獲取多條代價最小的節(jié)點(diǎn)不相交路徑,提出基于優(yōu)先級的多媒體數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)調(diào)度策略。描述了CMPR路由算法,分析了算法的正確性與時空復(fù)雜度。利用Qualnet仿真器獲得的實(shí)驗結(jié)果表明CMPR路由算法能夠有效均衡網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量消耗,提高節(jié)點(diǎn)的收包率,降低端到端的傳輸時延和時延抖動。(2)針對傳統(tǒng)WiFi技術(shù)無法支持多個終端(第三方)間“斷點(diǎn)續(xù)傳”文件的不足,提出一種機(jī)會網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下基于WiFi的按需視頻流共享系統(tǒng)(Shared Video on-demand Streaming System, SVSS)。SVSS路由算法可以從數(shù)據(jù)的“斷點(diǎn)”處繼續(xù)上傳或下載后面的數(shù)據(jù),而且接收的數(shù)據(jù)可以源自不同發(fā)送源。描述了SVSS路由算法,分析了算法的正確性與時空復(fù)雜度。對比分析了真實(shí)場景下SVSS路由算法與目前僅支持“雙方斷點(diǎn)續(xù)傳”機(jī)制的WiFi技術(shù)在信息擴(kuò)散方面的性能差異。研究結(jié)果表明SVSS路由算法能有效提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)量,降低數(shù)據(jù)傳輸過程中移動節(jié)點(diǎn)的能耗和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載,增強(qiáng)機(jī)會網(wǎng)絡(luò)下數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行浴?3)針對機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中移動節(jié)點(diǎn)能量和緩沖區(qū)資源受限,提出一種機(jī)會網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下基于WiFi的路由(Opportunistic Networks Routing protocol based on WiFi, ONRWF)算法。ONRWF路由決策時,通過比較鄰居節(jié)點(diǎn)中與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接觸的歷史時間記錄,采用相遇概率計算公式來選擇信息傳輸?shù)南乱惶?jié)點(diǎn)；數(shù)據(jù)發(fā)送時,通過獲取緩沖區(qū)數(shù)據(jù)不同的信息屬性,設(shè)計調(diào)度規(guī)則發(fā)送不同級別的數(shù)據(jù)；針對節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)存儲空間不足,結(jié)合RWP移動模型和多級別數(shù)據(jù)的特點(diǎn),提出優(yōu)化的丟包策略來提高緩沖區(qū)使用率。描述了ONRWF路由算法,分析了算法的正確性和時空復(fù)雜度。對比分析了真實(shí)場景下ONRWF路由算法、WiFi和SVSS路由算法在信息擴(kuò)散方面的性能差異,研究結(jié)果表明了所提出路由算法在數(shù)據(jù)發(fā)送率、節(jié)點(diǎn)平均能量消耗和剩余節(jié)點(diǎn)平均隊列長度三個性能指標(biāo)上具有更好的性能表現(xiàn)。(4)為了驗證所提出的機(jī)會網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下基于WiFi的SVSS路由算法和ONRWF路由算法的正確性,基于安卓(Android)智能手機(jī)操作系統(tǒng)平臺,利用JAVA程序設(shè)計語言設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了以上兩個路由協(xié)議的原型系統(tǒng),描述了SVSS和ONRWF系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),分析了軟件系統(tǒng)的運(yùn)行流程,基于真實(shí)校園環(huán)境測試了SVSS和ONRWF原形系統(tǒng)的正確性和有效性。本研究在國家自然科學(xué)基金“移動無線傳感網(wǎng)中惡意代碼傳播的時空動力學(xué)理論和方法研究”(編號：61173094)支持下,針對無線自組織網(wǎng)絡(luò)資源受限展開路由算法研究,提出三個路由算法,實(shí)現(xiàn)了路由算法原型軟件,為無線自組織網(wǎng)絡(luò)路由研究提供了理論和技術(shù)支撐,研究結(jié)果具有一定實(shí)用價值。
【關(guān)鍵詞】：無線自組織網(wǎng)絡(luò) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 機(jī)會網(wǎng)絡(luò) 資源受限 緩沖區(qū)管理 路由 算法 多路徑路由 代價感知 WiFi 斷點(diǎn)續(xù)傳
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 路由技術(shù)研究進(jìn)展13-16
• 1.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法13-14
• 1.2.2 車載自組織網(wǎng)絡(luò)路由算法14-15
• 1.2.3 機(jī)會網(wǎng)絡(luò)路由算法15-16
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容與研究意義16-18
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容16-17
• 1.3.2 研究意義17-18
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)18-21
• 第2章 應(yīng)用場景與路由算法相關(guān)問題21-33
• 2.1 災(zāi)難監(jiān)測處理應(yīng)用21-23
• 2.2 路由算法相關(guān)問題23-31
• 2.2.1 多約束路由與QoS要求23-24
• 2.2.2 多路徑路由24-27
• 2.2.3 路由算法與移動環(huán)境27-28
• 2.2.4 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制28-31
• 2.3 本章小結(jié)31-33
• 第3章 面向移動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的代價感知多路徑路由算法33-49
• 3.1 引言33-34
• 3.2 CMPR網(wǎng)絡(luò)模型34-35
• 3.3 CMPR路由過程描述35-36
• 3.4 代價函數(shù)與調(diào)度機(jī)制36-38
• 3.5 CMPR路由算法描述38-39
• 3.6 算法正確性及復(fù)雜度分析39-40
• 3.7 仿真實(shí)驗40-46
• 3.7.1 仿真環(huán)境設(shè)置40-42
• 3.7.2 仿真結(jié)果與分析42-46
• 3.8 本章小結(jié)46-49
• 第4章 機(jī)會網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下基于WiFi的視頻流共享系統(tǒng)研究49-69
• 4.1 引言49-50
• 4.2 SVSS體系結(jié)構(gòu)50-52
• 4.3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)新機(jī)制52-54
• 4.4 SVSS調(diào)度機(jī)制54-58
• 4.5 SVSS路由算法描述與分析58-61
• 4.6 仿真實(shí)驗61-66
• 4.6.1 實(shí)驗配置61-63
• 4.6.2 實(shí)驗結(jié)果分析63-66
• 4.7 本章小結(jié)66-69
• 第5章 機(jī)會網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下基于WiFi的能量受限路由算法69-87
• 5.1 引言69-70
• 5.2 系統(tǒng)模型70-71
• 5.3 路由決策模型71-72
• 5.4 緩沖區(qū)管理策略72-75
• 5.4.1 調(diào)度規(guī)則73-74
• 5.4.2 丟包規(guī)則74-75
• 5.5 ONRWF路由算法描述與分析75-78
• 5.6 仿真實(shí)驗78-85
• 5.6.1 實(shí)驗配置79-81
• 5.6.2 實(shí)驗結(jié)果分析81-85
• 5.7 本章小結(jié)85-87
• 第6章 結(jié)束語87-91
• 6.1 全文總結(jié)87-88
• 6.2 研究展望88-91
• 參考文獻(xiàn)91-107
• 致謝107-109
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果109-110

  本文關(guān)鍵詞：資源受限的無線自組織網(wǎng)絡(luò)路由算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：299760