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具有感知能力的可靠Ad Hoc网络研究

作　者: 甄岩
导　师: 武穆清
学　校: 北京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 移动自组织网络感知带宽链路生存时间接入控制负载均衡多路径并行冗余机会路由
分类号: TN929.5
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

移动Ad hoc网络(Mobile Ad hoc Network, MANET)是一个完全分布式的网络,网络中的节点能量和存储空间有限,网络拓扑结构和无线信道质量是时变的。MANET中的节点可以任意移动,可以动态加入或离开网络。每个节点兼具终端和路由器的功能。MANET的主要目的是在没有基站的情况下通过一定的移动终端建立起临时的通信网络。目前移动Ad hoc网络的应用主要为语音和视频等多媒体业务。随着MANET技术的发展,人们对MANET实时多媒体业务的需求逐渐增加。而MANET自身的一些特点,如网络的动态性、无中心性、多跳节点对信道的竞争和不稳定的无线信道等,都对多媒体业务的服务质量(Quality of Service, QoS)造成了影响。虽然不能克服MANET物理层技术和所使用的频率范围带来的局限性,但针对上述特点设计适合于MANET的各种机制,能够达到提高业务服务质量的目的。针对MANET的动态性,就需要节点能够具备感知能力,如自身的可用带宽、路径生存时间等,这样可以根据网络状况选择可靠性较高的转发路径；对于MANET的无中心特性,需要一些分布式机制进行路由选择、接入控制等决策；而对于无线信道的不稳定性,可以通过多路径机制提高端到端路径可靠性以及使用可以适应时变信道的机会路由机制,从根本上改变数据包转发的方式,提高多媒体业务的服务质量。针对上述问题,本文从MANET的实际应用角度出发,分别对节点感知能力、分布式控制机制和可靠性增强机制进行了深入、系统地研究,取得了一定的创新科研成果,主要内容包括：1.理论分析了语音和视频业务在网络未达到饱和状态时,应用层带宽与媒体接入控制(Medium Access Control, MAC)层带宽的对应关系；2.提出了一种基于接收信号强度的链路生存时间感知技术,适用于多种运动模型和无线传输模型,不需额外控制消息和辅助定位装置；3.提出了一种基于Bloom滤波器的流量检测机制,以数据流为单位衡量节点的负载情况；4.提出了与路由建立过程结合的分布式接入控制机制。为需要接入网络的数据流计算合适的转发路径,使得网络中已有业务的服务质量不会受到影响；5.提出了一种适合于节点稀疏场景的自适应部分多路径路由机制,该机制把端到端路径分成多个较短的分段,在部分分段可以建立多路径路由；6.提出了一种基于自适应部分多路径机制的并行冗余机制,根据预测的路径断裂时间发送冗余数据包,进一步减少了部分多路径机制中冗余数据包的数量；7.提出了机会路由机制,不指定转发路径,而是为转发数据包动态选择转发节点,适应无线信道的不稳定性。通过以上几个方面的研究,为MANET的实时多媒体业务提供较好的服务质量保障。

具有感知能力的可靠Ad Hoc网络研究

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