Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中基于節(jié)能的QoS路由協(xié)議研究

【摘要】：Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種在緊急情況下可臨時(shí)快速組網(wǎng)的分布式無線網(wǎng)絡(luò),已廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域,在無線通信中具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的研究價(jià)值。 隨著人們對音頻、視頻等多媒體業(yè)務(wù)需求的增加,具有QoS保障的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議逐步成為研究熱點(diǎn)。近年來,學(xué)者專家已提出了很多此類的路由協(xié)議,并通過仿真實(shí)驗(yàn)說明其優(yōu)良的性能,但此類QoS路由協(xié)議并未考慮能量因素,考慮到Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)能量受限系統(tǒng),其節(jié)點(diǎn)一旦能量耗盡,網(wǎng)絡(luò)則中斷,直接影響通信,所以設(shè)計(jì)路由協(xié)議時(shí)應(yīng)將節(jié)省節(jié)點(diǎn)能耗延長網(wǎng)絡(luò)壽命作為一個(gè)重要指標(biāo)予以考慮。 本文主要在有關(guān)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)、QoS保障問題及節(jié)能策略的理論基礎(chǔ)上,針對Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)帶寬資源和節(jié)點(diǎn)能量有限的特點(diǎn)提出兩種將節(jié)能問題引入到QoS路由協(xié)議中的設(shè)計(jì)方案,分別為QEC-AODV和QRETP。其中QEC-AODV協(xié)議是在AODV算法的基礎(chǔ)上考慮能量并提供QoS保障的改進(jìn)協(xié)議,主要思想為在充分保障帶寬資源的前提下,根據(jù)節(jié)點(diǎn)的剩余能量把網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)分成三類,不同類型的節(jié)點(diǎn)對收到的RREQ采用相應(yīng)的延遲轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制,盡量選擇帶寬資源充足、節(jié)點(diǎn)電池剩余能量最多、總能量消耗最小的路徑作為最優(yōu)傳輸路徑;QRETP協(xié)議是一種基于節(jié)點(diǎn)剩余能量和傳輸能量的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)QoS路由協(xié)議,該協(xié)議通過計(jì)算節(jié)點(diǎn)帶寬保證路由協(xié)議對QoS的要求,同時(shí),綜合考慮節(jié)點(diǎn)剩余能量和傳輸能量的狀況,一方面以避免網(wǎng)絡(luò)分割為目標(biāo),均衡節(jié)點(diǎn)能量耗損,另一方面從網(wǎng)絡(luò)能量有限的角度出發(fā),節(jié)省網(wǎng)絡(luò)能耗。 此外,在OPNET仿真平臺(tái)上對QEC-AODV和QRETP協(xié)議進(jìn)行性能仿真,仿真表明,在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓皇呛芸斓那闆r下,QEC-AODV協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)吞吐量、節(jié)點(diǎn)能耗以及網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間方面的性能都比AODV協(xié)議要好;QRETP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間、節(jié)點(diǎn)平均能耗以及分組投遞率方面的性能都有不同程度的提高,雖然時(shí)延稍有增大,但帶來了其他方面更優(yōu)良的性能。通過兩協(xié)議的分析比較,QRETP協(xié)議能從整體上達(dá)到均衡節(jié)點(diǎn)能耗、節(jié)省網(wǎng)絡(luò)能耗目的,性能稍優(yōu)于QEC-AODV協(xié)議。 本文對QEC-AODV協(xié)議和QRETP協(xié)議的設(shè)計(jì)分析都為實(shí)際系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供了參考,具有一定指導(dǎo)意義。 【關(guān)鍵詞】：Ad Hoc網(wǎng)絡(luò) QoS保障 能量約束 路由協(xié)議
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 本課題的研究背景9-17
• 1.1.1 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和應(yīng)用10-12
• 1.1.2 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)12-15
• 1.1.3 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的研究熱點(diǎn)15-17
• 1.2 本課題的研究意義17-18
• 1.3 本課題的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排19-21
• 第二章 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中QoS 保障問題研究21-34
• 2.1 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)QoS 問題概述21-22
• 2.2 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)QoS 保障的相關(guān)問題研究22-26
• 2.2.1 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的QoS 服務(wù)模型構(gòu)架22-23
• 2.2.2 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的QoS MAC 協(xié)議23-24
• 2.2.3 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的QoS 信令機(jī)制24-26
• 2.3 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的QoS 路由協(xié)議26-33
• 2.3.1 幾種典型的Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)QoS 路由協(xié)議及算法26-32
• 2.3.2 QoS 路由協(xié)議的性能比較32-33
• 2.4 小結(jié)33-34
• 第三章 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)具有能量約束的QoS 路由協(xié)議研究34-53
• 3.1 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)層的節(jié)能策略34-38
• 3.1.1 傳輸總能量最小路由協(xié)議35-36
• 3.1.2 網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間最大路由協(xié)議36-37
• 3.1.3 混合節(jié)能算法37-38
• 3.2 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)具有能量約束的QoS 路由協(xié)議研究38-39
• 3.3 基于AODV 具有能量約束的QoS 路由協(xié)議研究39-44
• 3.3.1 AODV 路由協(xié)議介紹39
• 3.3.2 QEC-AODV 協(xié)議的描述39-43
• 3.3.3 QEC-AODV 協(xié)議與AODV 的比較43-44
• 3.4 基于節(jié)點(diǎn)剩余能量和路由傳輸能量的QoS 路由協(xié)議研究44-51
• 3.4.1 QRETP 協(xié)議概述44
• 3.4.2 QRETP 協(xié)議參數(shù)的選擇以及計(jì)算44-46
• 3.4.2.1 帶寬的計(jì)算44-45
• 3.4.2.2 發(fā)射功率的計(jì)算45-46
• 3.4.2.3 剩余能量水平標(biāo)志的計(jì)算46
• 3.4.3 QRETP 協(xié)議的實(shí)現(xiàn)46-51
• 3.4.3.1 QRETP 協(xié)議路由問題的描述46-47
• 3.4.3.2 QRETP 協(xié)議的路由發(fā)現(xiàn)階段47-48
• 3.4.3.3 QRETP 協(xié)議的路由確認(rèn)階段48-49
• 3.4.3.4 QRETP 協(xié)議的路由維護(hù)階段49-51
• 3.5 小結(jié)51-53
• 第四章 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議仿真及結(jié)果分析53-62
• 4.1 仿真軟件介紹53
• 4.2 QEC-AODV 協(xié)議的仿真及結(jié)果分析53-56
• 4.3 QRETP 協(xié)議的仿真建模及結(jié)果分析56-60
• 4.4 QEC-AODV 和QRETP 的比較分析60-61
• 4.5 小結(jié)61-62
• 第五章 總結(jié)和展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 致謝66-67
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文67

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