移动Ad Hoc网网络形成若干关键理论与技术研究

无线网络为用户提供了在任意时间和地点进行通信和信息获取,并在移动中保持通信连接的能力。传统的无线移动系统一般通过基站为用户提供网络接入服务,而基站则一般通过有线骨干网互连起来。移动Ad Hoc网是由移动节点通过分布式协议组织起来的一种无线网络,网络中可以没有基站等固定的基础设施。与传统的蜂窝网和无线网相比,移动Ad Hoc网有许多优点,如不需要固定的基础设施、很强的灵活性、较低的运行成本等。因此它具有广泛的应用范围,主要应用在建立网络基础设施比较困难或代价较高的地方,如战场通讯和紧急救援等任务中。 本文研究了移动Ad Hoc网中与网络形成相关的若干关键理论与技术问题。首先对移动Ad Hoc传感器网络的连接性进行了研究。移动Ad Hoc网的一个基本问题是连接性,它涉及到网络中的多个方面,并与能量效率和通信容量等多个因素有关。所谓网络连接性,一般是指网络全连接,即任何两个节点间至少有一条可达的路径,并可进行正常可靠通信。按Percolation理论的观点,如能形成一个唯一的簇,则称为网络全连接。 无线传感器网络是一种特定类型的移动Ad Hoc网,它由很多节点组成,每个节点装有特定应用的传感器、RF收发机、微处理器等。而在设计这种网络时,连接性是必须要考虑的首要问题。本文从通信路由中误比特率的角度研究了二维和三维Ad Hoc传感器网络的连接性。在基于网络节点均匀分布的情况下,在无干扰和有干扰环境下分别得出了网络通信路由中端到端平均误比特率(BER)和平均连接跳数(Hop)的精确表达式,这些算法可以用来在设计这种网络时,确定其中的一些重要参数,如节点发射功率、数据速率、网络覆盖面积、网络所需节点密度等。同时,通过算法发现节点分布密度对平均端到端误比特率存在影响,进而影响网络的连接性。另外研究结果求解了网络中节点分布密度的门限值,如果低于此门限值,则网络中节点之间不能进行可靠通信。 其次,本文研究了理想信道环境和对数衰落阴影信道环境下Ad Hoc传