考虑障碍物的Ad hoc网络的研究

文中围绕目前Ad hoc网络发展中急待解决的障碍物问题展开,以期能够满足分组时延、通信和计算开销等方面的需求。Ad hoc网络中存在的障碍物可能引发如下问题:一方面,网络可能不连通,利用现有算法构建的骨干网可能无法覆盖全网节点;另一方面,位于无线传输范围内的节点对可能因为存在的障碍物而无法直接通信,从而导致路由协议失败。为此,选择较真实的Ad hoc网络移动模型作为研究的切入点,针对无线信号的限制性和Ad hoc网络的非连通性,对骨干网的构建和路由协议的设计提出了全新的解决方案,并通过仿真实验与传统算法进行了性能对比。 首先提出一种更真实的、考虑了障碍物的移动模型OCMM,以解决Ad hoc网络的非连通性问题。OCMM主要包括障碍物的表示、备用节点的设置和移动节点运动方式的模拟三个部分。其中,采用集中式和分布式两种方法在合适的位置处设置尽可能少的备用节点进行转发,来保障网络连通、通信畅通。 其次设计了考虑障碍物的Ad hoc网络骨干网的构造算法。在OCMM移动模型的基础上,根据骨干网和备用节点设置方法的不同,采用两种方式构造骨干网。针对虚拟骨干网,采用集中式方法在OCMM模型中设置备用节点,并在此基础上设计了一种考虑障碍物的分簇算法OCA。仿真实验表明,与传统的最小ID和最高节点度算法相比,OCA在连通性、簇的个数和节点重新加入簇的概率三个性能参数上均占有绝对优势。针对移动骨干网,采用分布式方法在OCMM模型中设置备用节点,并在此基础上设计了一种考虑障碍物的最小连通支配集算法OCDS。根据移动节点功能的不同,详细设计了支配点的选举、冗余支配点的删除以及连通图的构成,并给出了仿真实例来说明其执行过程。 最后提出一种可以有效避开障碍物、基于位置的、按需和主动混和的路由算法VTBR,以解决Ad hoc网络拓扑中可能存在空洞的问题。通过仿真,文中给出了VTBR算法与传统位置辅助路由协议的性能对比分析,对数据包传输成功率和平均路径长度这两个性能参数进行了评价。