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Ad Hoc网络中分簇路由算法的研究

作　者: 付珍珍
导　师: 秦军
学　校: 南京邮电大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: Ad Hoc CBRP 分簇算法 蚁群算法 分簇路由
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


Ad Hoc是一个多跳、临时性的对等移动自治系统,它由一组带有无线收发装置的移动节点组成。节点能量有限,拓扑结构频繁变化使得Ad Hoc不能使用传统网络的通信方式。目前针对Ad Hoc提出了很多路由协议,从网络逻辑视图的角度,可分为平面路由和分簇路由协议。但是随着网络规模的扩大,尤其是在节点频繁移动的情况下,平面路由协议控制开销大、可扩展性差的特点使它很难适应网络的需要。分簇路由协议可以减少拓扑结构变化对路由协议的影响,从而提高网络的可扩展性能,降低交换路由信息和维护路由表所需要的开销。本文将分簇路由作为主要研究方向进行探讨。本文概述了Ad Hoc的研究背景、体系结构、应用领域和关键技术,对Ad Hoc分簇路由协议中分簇算法问题进行了叙述,介绍了几种典型的分簇算法,重点分析总结了已有分簇算法存在的问题。对分簇路由技术的研究作出了分析,介绍了几种典型的分簇路由协议,分析了分簇路由协议中存在的问题,重点介绍了典型分簇路由协议CBRP的基本思想和工作机制。本文针对以上问题提出一种基于蚁群算法的分簇路由算法CRBAC。该算法采用节点能量消耗值和相对连接度作为影响权值的因素对加权分簇算法进行优化,并以节点剩余能量值和链路距离作为影响信息素更新的因素对蚁群算法做出改进,最后将改进的蚁群算法应用于簇内路由阶段。通过仿真实验,将端到端时延、路由开销和网络生存时间作为参考量与CBRP进行了性能比较。仿真结果表明,改进的分簇路由算法相比CBRP在没有显著增大路由开销的情况下,簇结构更加合理稳定,端到端平均时延和网络生存时间却得到明显的提高,更能适应节点能量有限、拓扑结构频繁变化的网络环境。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 研究背景  8-10
  1.2 Ad Hoc 的应用  10
  1.3 Ad Hoc 的关键技术  10-11
  1.4 本文的研究内容与组织结构  11-13
第二章 Ad Hoc 体系结构和分簇算法  13-21
  2.1 Ad Hoc 体系结构  13-15
    2.1.1 Ad Hoc 的节点结构  13
    2.1.2 Ad Hoc 的网络结构  13-15
  2.2 Ad Hoc 的分簇算法  15-16
    2.2.1 分簇算法的基本概念和目标  15-16
    2.2.2 簇维护策略和机制  16
  2.3 经典分簇算法  16-18
    2.3.1 最小ID 分簇算法  17
    2.3.2 最高节点度分簇算法  17
    2.3.3 最低节点移动性分簇算法  17-18
    2.3.4 基于节点地理位置的分簇算法  18
    2.3.5 基于权值的分簇算法  18
  2.4 经典分簇算法的改进  18-19
  2.5 存在问题  19-20
  2.6 本章小结  20-21
第三章 Ad Hoc 分簇路由协议及存在问题  21-33
  3.1 Ad Hoc 路由协议的分类  21-26
    3.1.1 表驱动路由协议和按需路由协议  21-25
    3.1.2 平面路由协议和分簇路由协议  25-26
    3.1.3 分簇路由协议的基本构成  26
    3.1.4 分簇路由算法和平面路由算法的比较  26
  3.2 Ad Hoc 的分簇路由协议  26-28
    3.2.1 典型分簇路由协议  27-28
    3.2.2 分簇路由存在的问题  28
  3.3 CBRP 协议  28-32
    3.3.1 CBRP 协议的基本思想  28
    3.3.2 CBRP 协议的工作机制  28-32
  3.4 本章小结  32-33
第四章 基于蚁群算法的分簇路由算法  33-45
  4.1 蚁群算法概述  33-36
    4.1.1 蚁群算法基本原理  33
    4.1.2 蚁群优化算法的数学模型和实现步骤  33-36
    4.1.3 蚁群算法在Ad Hoc 中的应用  36
  4.2 基于蚁群的分簇路由算法  36-37
  4.3 CRBAC 分簇算法  37-39
    4.3.1 分簇算法相关定义  37-38
    4.3.2 分簇算法成簇过程  38-39
    4.3.3 簇的维护过程  39
  4.4 CRBAC 的路由算法  39-44
    4.4.1 CRBAC 簇内路由  40-42
    4.4.2 CRBAC 簇间路由  42-44
  4.5 本章小结  44-45
第五章 仿真与性能分析  45-53
  5.1 仿真工具概述  45-46
  5.2 CABAC 分簇算法仿真  46-48
    5.2.1 CRBAC 分簇算法仿真环境  46
    5.2.2 CRBAC 分簇算法仿真结果及分析  46-48
  5.3 CRBAC 路由算法仿真  48-52
    5.3.1 CRBAC 路由算法仿真环境  49
    5.3.2 CRBAC 路由协议仿真性能参数的选择  49
    5.3.3 CRBAC 路由算法仿真结果及分析  49-52
  5.4 本章小结  52-53
第六章 总结与展望  53-55
  6.1 总结  53-54
  6.2 进一步研究方向与建议  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-60
作者在硕士研究生期间发表的论文  60

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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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