多信道分布式自组网按需路由关键技术研究

发布时间：2020-04-30 06:56

【摘要】：移动Ad Hoc网络(Mobile Ad Hoc Network,MANET)具备无中心、自组织、多跳路由、动态拓扑等特点,广泛应用于军事演练、应急通信等领域。传统的MANET网络使用单一信道,严重制约了网络性能,多射频多信道技术可以有效减少接入冲突和信道干扰、扩大网络容量,但不合理的信道分配方式和路由算法浪费了系统资源。此外,MANET的特殊性与复杂性使得高优先级业务的QoS保障变得更加困难。针对以上问题,本文提出了支持优先级区分带宽预测的信道分配和路由联合算法BP-JCAR(Bandwidth Prediction supported Joint Channel Assignment and Routing algorithms),主要包括三个方面的内容:一、建立了一种高优先级业务QoS保障的队列调度及带宽预测模型。为不同类型业务设计数据发送队列,提出比例公平的调度算法,根据优先级权重配置每个队列的调度机会;推导节点在当前时刻能够获得的最大可用带宽计算公式,考虑相邻节点的信道争用和业务类型,提供不同等级的可用带宽预测。仿真结果表明,在业务流数相同、发送速率相等的条件下,随着网络负载的提高,高优先级业务比低优先级业务具备更高的有效吞吐和更低的平均时延。二、设计了一种多射频多信道分布式MANET信道分配方案。将节点的射频接口分为一个控制接口和多个数据接口,分别用于控制消息和通用数据的传输,且方案支持数据接口动态切换工作模式;综合无线信道的物理干扰和协议干扰,推导了信道干扰度计算公式,建立了指导信道协商过程的信道质量评价标准。仿真结果表明,在3射频4信道单跳业务流条件下,本文所提算法较单射频单信道方案有3-4倍的性能提升,较现有典型算法有12%~15%的性能提升,验证了算法信道分配功能的有效性。三、提出了支持优先级处理的信道分配及路由选择联合跨层设计方案。基于AODV按需路由,采用跨层设计的思想将信道分配和路由协议相结合,设计兼顾链路干扰和路径长度的路由度量准则选择最优路径。仿真结果表明,在3射频12信道多跳业务流条件下,本文所提算法具备17%~25%的性能提升,验证了信道分配和路由协议跨层设计对提高网络性能的有效性。论文上述研究成果可用于无线MANET网络协议设计,对多信道环境下的网络优化具有理论及现实意义。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5

【参考文献】

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本文编号：2645509