认知无线电网络中的路由协议研究

发布时间：2017-11-02 16:58

  本文关键词：认知无线电网络中的路由协议研究

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【摘要】：作为解决频谱稀缺问题的认知无线电技术凭借其自适应的动态频谱接入能力成为了近年来的一个研究热点。在将认知技术应用于实际的过程中,相应的路由协议设计必不可少,路由协议处在网络的中间层,不仅需要能够适应网络环境的变化,同时需要满足上层协议的服务需求。认知网络中频谱环境的动态性以及机会式信道接入的特点给其路由协议的设计带来了一定的难度,为了提高认知路由的适应性和健壮性,本文进行了如下的一些研究:第一、针对认知Ad-hoc网络中频谱环境的动态性,提出了一种实时信道分配的路由协议。该协议通过引入IN MESSAGE数据包,使得认知用户在数据传输过程中可以与邻节点间交换频谱信息,从而进行实时的信道分配,以适应可用信道集的多变性。通过仿真表明,实时信道分配路由协议提高了分组的投递率,降低了路由的重建次数,更加适合动态的认知网络环境。第二、为保证认知路由的稳定性并降低路由的端到端时延,提出了一种基于稳定性和时延的路由协议。协议引入稳定性因子,只有满足了稳定性约束条件的路由才可以作为候选路由,然后将传输时延作为度量对候选路由进行筛选。在分析了认知无线Ad-hoc网络中的时延和稳定性模型的基础上,结合AODV路由协议实现了提出的综合信道和路径选择方案。仿真结果表明,该路由协议无论在不同的源-目的节点距离,还是在不同的授权用户活跃程度下都具有更好的稳定性和端到端时延表现。第三、在认知无线电网络中,为降低路由开销、减少能量消耗同时保证高的频谱利用率,提出了基于频谱聚合的分簇路由协议。该协议在认知用户的频谱感知结果之上进行节点分簇,并根据感知结果以最小化传输功率为目标进行频谱聚合。之后在分簇的基础上进行路由,在频谱聚合的基础上进行数据传送。仿真表明,在节点数较多的网络环境中该协议在保证了数据包投递率的同时,有更少的路由开销和更低的能量消耗。
【关键词】：认知无线电网络 路由协议 时延 路由稳定性 分簇 频谱聚合
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 研究背景9-14
• 1.1.1 认知无线电概述9-11
• 1.1.2 认知无线电网络的架构11-12
• 1.1.3 认知无线电网络的研究领域12-14
• 1.2 本文的主要工作及章节安排14-17
• 1.2.1 本文的主要工作及创新点15
• 1.2.2 论文的章节安排15-17
• 第2章 认知无线电网络中的路由协议分析17-26
• 2.1 传统无线网络中的路由协议分析17-20
• 2.1.1 传统无线网络路由协议的分类17-19
• 2.1.2 传统路由协议在认知网络中所面临的问题19-20
• 2.2 认知无线网络中的路由概述20-24
• 2.2.1 认知无线网络中的路由设计要求20-21
• 2.2.2 认知无线网络中的路由度量21-22
• 2.2.3 现有的认知无线网络路由协议22-24
• 2.3 本章小结24-26
• 第3章 认知Ad-hoc网络中实时信道分配路由协议26-40
• 3.1 系统模型26-29
• 3.1.1 网络模型与假设26-27
• 3.1.2 路由度量方式27-28
• 3.1.3 信道分配方式28-29
• 3.2 实时信道分配路由协议29-34
• 3.2.1 数据包格式29-30
• 3.2.2 路由发现和数据传输30-32
• 3.2.3 协议性能分析32-34
• 3.3 仿真结果分析34-39
• 3.3.1 仿真参数设置34-35
• 3.3.2 仿真结果对比35-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 基于稳定性和时延的路由协议40-52
• 4.1 系统模型和路径选择策略40-43
• 4.1.1 系统模型40-41
• 4.1.2 基于稳定性和时延的路径选择策略分析41-43
• 4.2 认知无线Ad-hoc网络中的时延及路由稳定性43-46
• 4.2.1 节点延迟和路径延迟43-45
• 4.2.2 认知路由的稳定性45-46
• 4.3 基于稳定性及时延的路由实现46-48
• 4.3.1 路由发现46-47
• 4.3.2 路由建立47
• 4.3.3 路由维护47-48
• 4.4 仿真及结果分析48-51
• 4.4.1 仿真设计48
• 4.4.2 仿真结果对比48-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第5章 基于频谱聚合的分簇路由协议52-63
• 5.1 系统模型及协议框架设计52-54
• 5.1.1 系统模型52-53
• 5.1.2 协议框架设计53-54
• 5.2 频谱聚合及节点分簇54-57
• 5.2.1 频谱聚合算法54-55
• 5.2.2 分簇及簇头选择55-57
• 5.3 基于频谱聚合的分簇路由协议实现57-59
• 5.3.1 基于簇的路由发现57-58
• 5.3.2 频谱聚合下的数据传输58-59
• 5.4 仿真结果分析59-62
• 5.4.1 仿真设计59-60
• 5.4.2 仿真结果对比60-62
• 5.5 本章小结62-63
• 第6章 总结与展望63-66
• 6.1 全文工作总结63-64
• 6.2 未来的研究工作与展望64-66
• 参考文献66-71
• 致谢71-72
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 LI Jianwu;FENG Zebing;FENG Zhiyong;ZHANG Ping;;A Survey of Security Issues in Cognitive Radio Networks[J];中国通信;2015年03期

2 李云;张智慧;黄巍;王勇;曹傧;;基于信道分配的多跳认知无线电网络路由算法[J];系统工程与电子技术;2013年04期

3 滑楠;曹志刚;;认知无线电网络路由研究综述[J];电子学报;2010年04期

4 张宇;冯春燕;郭彩丽;曾志民;;认知无线电网络频谱检测研究[J];吉林大学学报(信息科学版);2008年02期

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本文编号：1132328