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移动自组网中基于能量的路由协议研究

作　者: 沈鑫宇
导　师: 孟利民
学　校: 浙江工业大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: MANET 能量控制 最小费用最大流 Grover 生存时间
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


MANET(MobileAdHocNetworks)即移动AdHoc网络,是由若干个能独立接收和发送数据的移动节点组成,具有高度动态拓扑结构,点对点自创建、自组织、自管理的临时性自治系统。由于MANET中的移动节点一般使用电池作为能量来源,供电能力有限,如果网络中部分节点因过度使用而耗尽电能,那么不仅这些节点本身不能工作而退出网络,而且有可能对网络的整体性能造成影响,甚至造成网络崩溃。因此,如何实施节能控制与管理是自组网中最重要也是最富有挑战性的课题之一。DSR源路由协议是MANET的一种典型协议,很多后续的路由都是基于DSR协议提出的。在深入分析DSR路由协议后,本文提出了两种方案来解决MANET中节点能量的控制与管理问题。一种方案是基于最小费用最大流思想的MANET网络路由优化模型。根据最小费用最大流的思想,分别建立了最短路径网络模型,最大剩余能量网络模型和最大剩余能量最短路径网络优化模型。在路由选择的过程中,选择节点剩余能量较高的路由进行数据传输,同时兼顾路径的长短,从整体上有效地控制和平衡了整个网络的能量消耗,达到延长网络生存时间的目的。另一种方案是引入Grover量子搜索思想,给出了适合MANET的概率扩散矩阵和操作矩阵的构造方式,然后在此基础上定义了概率计算公式计算每个节点被选择的概率,并与节点间距离和节点当前能量两项网络特性结合在一起。在路由搜索过程中计算各个节点被选择的概率,保留高概率的节点,使得路由搜索过程可以尽快地完成并且收敛到具有较高剩余能量的路由信息上。最后,本文使用MATLAB软件建立网络仿真模型。通过和DSR协议比较节点能量的消耗情况来分析新算法的性能。仿真结果显示基于最小费用最大流思想的MANET路由协议和基于Grover量子搜索算法的MANET路由协议都能很好地控制节点能量的消耗,延长网络的生存时间。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-14
  1.1 引言  9
  1.2 MANET 网络简介  9-10
  1.3 MANET 网络的发展现状  10-11
  1.4 MANET 网络的特点  11-12
  1.5 本文工作  12-14
第2章 MANET 网络路由协议  14-26
  2.1 MANET 路由协议的设计需求  14-15
  2.2 MANET 路由协议的分类  15-17
  2.3 几种典型的MANET 路由协议介绍  17-25
    2.3.1 DSDV 协议  17-18
    2.3.2 WRP 协议  18-19
    2.3.3 DSR 协议  19-23
    2.3.4 AODV 协议  23-24
    2.3.5 TORA 协议  24-25
  2.4 本章小结  25-26
第3章 MANET 网络中的节能研究  26-38
  3.1 研究方向  26-27
  3.2 功率感知路由的度量标准  27-30
  3.3 通用节能途径  30-31
  3.4 基于能量保护的路由策略  31-34
  3.5 基于拓扑控制的节能路由策略  34-36
  3.6 节能研究的发展方向  36-37
  3.7 本章小结  37-38
第4章 基于最小费用最大流的MANET 网络路由能量控制模型  38-51
  4.1 节点能耗分析  38-39
  4.2 最小费用最大流网络数学模型  39-44
    4.2.1 最短路由优化模型  39-41
    4.2.2 最大剩余能量优化模型  41-43
    4.2.3 最大剩余能量最短路径模型  43-44
  4.3 路由发现策略  44-45
  4.4 仿真分析  45-50
  4.5 本章小结  50-51
第5章 基于量子搜索算法的MANEMANET 网络路由能量控制模型  51-63
  5.1 Grover 量子搜索算法  51-54
  5.2 基于Grover 搜索思想的路由算法模型  54-58
    5.2.1 操作矩阵和扩散矩阵构造方式  54-55
    5.2.2 基于Grover 节点概率计算模型  55
    5.2.3 基于能量的量子搜索算法路由模型  55-57
    5.2.4 路由搜索过程  57-58
  5.3 仿真分析  58-62
  5.4 本章小结  62-63
第6章 结论与展望  63-65
  6.1 结论  63-64
  6.2 展望  64-65
参考文献  65-68
致谢  68-69
攻读学位期间参加的科研项目和成果  69

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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