移動Ad Hoc網(wǎng)絡分簇算法的研究與仿真.pdf

1、移動Ad Hoc網(wǎng)絡是當前無線通信領(lǐng)域一種新的、正在發(fā)展的網(wǎng)絡技術(shù)，它是由一組帶有無線收發(fā)裝置的移動節(jié)點組成的一個多跳的、不需要固定中心接入點或者基站支持的自治系統(tǒng)。由于Ad Hoc網(wǎng)絡可以在沒有常規(guī)設施支持的條件下提供方便、靈活的通信，這大大拓寬了移動通信的應用領(lǐng)域，因此，該技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。 本文主要研究適用于網(wǎng)絡分級結(jié)構(gòu)的分簇算法與路由協(xié)議。分級結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡具有可擴充性好、規(guī)模不受限制、路由和控制開銷較小等優(yōu)點。但是，

2、這種分級結(jié)構(gòu)的形成和維護依賴于某種分簇算法，而且由于簇中的簇頭節(jié)點要維護和管理本簇范圍內(nèi)節(jié)點、負責簇內(nèi)節(jié)點的通信并為簇間節(jié)點通信提供合適的路由信息，也使得簇頭可能成為網(wǎng)絡的瓶頸。因此，對分簇算法進行研究改進就很重要了。本文的主要研究工作及創(chuàng)新性主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 1) 本文首先對Ad Hoc網(wǎng)絡現(xiàn)有的幾種分簇算法進行了比較分析，總結(jié)了各自的優(yōu)缺點，對其中的AOW(Adaptive On-demand Weighting)算

3、法進行了詳細研究，提出了基于AOW的改進算法RAOW(Restrictive Adaptive On-demand Weighting，有約束條件的自適應按需加權(quán)分簇算法)。在該改進算法中引入了“約束條件”這一概念，對參與簇頭選舉的節(jié)點作了一定的限制，從而減少了參與簇頭選舉的節(jié)點數(shù)量，并在一定程度上減少了算法的路由開銷。 2) 文中比較了現(xiàn)有的基于分簇結(jié)構(gòu)的經(jīng)典路由協(xié)議，詳細分析了其中的CBRP(Cluster Based Ro

4、uting Protocol)路由協(xié)議。運用NS2對CBRP協(xié)議、AODV協(xié)議及DSR協(xié)議進行仿真實驗，從實驗結(jié)果中比較總結(jié)出CBRP協(xié)議的優(yōu)缺點，并進一步分析總結(jié)了平面結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議和分簇結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議各自的優(yōu)缺點及適用環(huán)境。 3) 提出了CBRP路由協(xié)議的優(yōu)化算法。由于CBRP協(xié)議所采用的路由分簇算法是最小節(jié)點ID算法，這種分簇算法計算簡單，實現(xiàn)方便，維護簇花費的開銷較小。其缺點在于該算法傾向于選擇ID較小的節(jié)點作為簇頭，同

5、時該算法沒有考慮負載平衡等因素。針對這種情況，提出了改進協(xié)議，即在CBRP協(xié)議中采用RAOW分簇算法來替代最小節(jié)點ID算法。在RAOW分簇算法中，充分考慮了簇的穩(wěn)定性、節(jié)點的能耗、網(wǎng)絡的吞吐率等因素，使新協(xié)議的性能得到了一定的提高。 4) 運用NS2對CBRP協(xié)議和OCBRP協(xié)議進行仿真實驗研究。實驗中得出的結(jié)果證實，OCBRP路由協(xié)議有效的解決了原協(xié)議中簇頭不能替換、能量消耗過快等問題，并增強了網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，提高了網(wǎng)絡的生存時