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构造健壮的虚拟骨干网分簇算法研究

作　者: 顾剑峰
导　师: 倪卫明
学　校: 复旦大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: Ad hoc网络分簇连接概率健壮性代数连通度
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

了广泛地运用。但是,由于无线传感器本身具有有限的带宽和有限的能量等限制,当传感器的数量达到一定程度时,网络的容量和性能将会急剧下降。此时,通过分级技术将网络规模缩小显得十分必要。因此,本文着重研究Ad hoc网络中的分簇算法,以满足特定的网络需求。本文在分析当前现有的一些Ad hoc网络分簇算法的基础上,着重探讨和研究如何来构造一个健壮的、稳定的虚拟骨干网,主要包括以下几个方面:1.考虑无线网络的信道特性,在分簇算法中引入无线链路连接概率作为考量的因素;2.提出基于阈值的考虑连接概率的分簇算法,并与最高节点度分簇算法进行比较;3.引入图论中的代数连通度来表征网络拓扑的健壮性和稳定性,结合无线传感器网络的信道特性,提出基于连接概率的代数连通度来表征虚拟骨干网的健壮性;4.综合考虑虚拟骨干网的健壮性和网络代价,提出新的网络度量参数:网络质量γ;5.建立构造健壮的虚拟骨干网模型,提出集中式的贪婪算法,通过计算机模型进行仿真,并与最小代价分簇算法进行比较;6.提出两个改进算法:基于转移概率的集中式算法和分布式分簇算法。另外,本文针对第三代移动通信系统与未来无线网络的发展趋势,研究和探讨了WiMAX与CDMA2000系统间融合方案,以及WiMAX与第四代网络SAE之间的网络互联方案,以满足今后全网络融合的需求。

全文目录

目录  2-4
摘要  4-5
Abstract  5-7
第一章 Ad hoc网络概述  7-16
  1.1 Ad hoc网络的特点  7-8
  1.2 Ad hoc网络结构  8-9
  1.3 Ad hoc网络的分簇算法概述  9-15
    1.3.1 基于节点ID的分簇算法  10
    1.3.2 最高节点度分簇算法  10-11
    1.3.3 最低节点移动性分簇算法  11-12
    1.3.4 考虑节点能量耗费的分簇算法  12-13
    1.3.5 加权的分簇算法  13-14
    1.3.6 分布式最小代价骨干网形成算法  14-15
  1.4 分簇算法总结  15-16
第二章考虑无线信道连接概率的分簇算法  16-27
  2.1 无线移动信道传播特性  16-17
  2.2 无线链路连接概率  17-18
  2.3 考虑连接概率的分簇算法  18-22
  2.4 计算机仿真  22-26
    2.4.1 网络尺寸的影响  23-24
    2.4.2 节点密度的影响  24-26
  2.5 本章小结  26-27
第三章构造Ad hoc网络中虚拟骨干网  27-36
  3.1 虚拟骨干网的概念  27-29
  3.2 骨干网的覆盖性和连通性  29-30
  3.3 网络拓扑的健壮性  30-35
    3.3.1 点连通度和边连通度  31
    3.3.2 代数连通度  31-32
    3.3.3 代数连通度与点连通度和边连通度的关系  32-35
      3.3.3.1 随机图模型  32-33
      3.3.3.2 Watts-Strogatz的小世界网络模型  33-34
      3.3.3.3 Barabási-Albert无尺度网络模型  34-35
  3.4 本章小结  35-36
第四章构造健壮的虚拟骨干网分簇算法  36-48
  4.1 构造健壮的虚拟骨干网  36-38
  4.2 基于连接概率的代数连通度  38-39
  4.3 构造健壮的虚拟骨干网模型  39-40
    4.3.1 问题描述  40
  4.4 集中式的健壮的骨干网构造算法(CRBN)  40-41
  4.5 计算机模拟  41-47
    4.5.1 网络模型  41-42
    4.5.2 权重因子M_1、M_2的影响  42-44
    4.5.3 CRBN与Low-Cost比较  44-47
      4.5.3.1 网络尺寸的影响  44-46
      4.5.3.2 节点密度的影响  46-47
  4.6 本章小结  47-48
第五章构造健壮的骨干网算法改进  48-57
  5.1 基于概率的集中式算法  48-49
  5.2 分布式算法  49-53
    5.2.1 找到骨干网的支配集  50-52
    5.2.2 寻找连接节点  52-53
  5.3 算法复杂度分析  53-54
  5.4 计算机仿真  54-56
    5.4.1 调节因子a的影响  54-55
    5.4.2 基于概率的集中式算法与分布式算法性能分析  55-56
  5.5 本章小结  56-57
第六章 WiMAX与异构网络融合  57-75
  6.1 WiMAX技术与应用  58-61
    6.1.1 802.16技术特点  58-59
    6.1.2 WiMAX网络架构  59-61
  6.2 WiMAX与CDMA2000系统融合  61-66
    6.2.1 CDMA2000系统与架构  62-63
      6.2.1.1 CDMA2000 1x网络架构  62
      6.2.1.2 CDMA2000 1xEV-DO网络架构  62-63
    6.2.2 紧耦合的网络融合方案  63-66
      6.2.2.1 基于层3隧道的优化切换方案  64-65
      6.2.2.2 基于层2隧道的优化切换方案  65-66
  6.3 WiMAX与SAE系统融合  66-74
    6.3.1 SAE网络架构  67-68
    6.3.2 WiMAX与SAE网络互联方案  68-70
    6.3.3 WiMAX入网及切换流程  70-74
      6.3.3.1 WiMAX初始入网流程  70-71
      6.3.3.2 WiMAX与SAE网络间切换  71-74
  6.4 本章小结  74-75
第七章总结与展望  75-76
参考文献  76-82
攻读学位期间发表的学术论文  82-83
致谢  83-84

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