移動認知網(wǎng)絡中自適應功率控制與路由算法的研究.pdf

1、認知網(wǎng)絡由于其自組織、自配置、自認知的特點，可廣泛應用于商業(yè)、軍事和工業(yè)等諸多領域。然而，認知網(wǎng)絡存在著資源有限、信道干擾以及拓撲動態(tài)等特點，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡分層設計雖然降低了網(wǎng)絡設計的復雜性，但是層與層之間缺少有效的信息溝通，導致無法充分利用有限的信道資源和功率資源，因此很難真正意義上的提高認知網(wǎng)絡的整體性能。跨層設計利用層與層之間的聯(lián)合，將網(wǎng)絡作為整體來進行網(wǎng)絡協(xié)議的設計，是提高認知網(wǎng)絡性能的極具潛力的新興技術。
　　為此，本文針對

2、認知網(wǎng)絡多信道和多跳的特點，利用跨層設計思想，對認知網(wǎng)絡中的路由算法和功率控制進行了探索和研究，并提出了將路由算法與自適應功率控制聯(lián)合的方法，有效的降低了網(wǎng)絡延遲和丟包率，提高了認知網(wǎng)絡的頻譜利用率和吞吐量。同時，綜合考慮節(jié)點移動性、信道分配以及信道干擾等因素，給出了基于移動認知網(wǎng)絡的路由協(xié)議的設計和實現(xiàn)。本文的主要工作和研究成果如下：
　　對移動認知網(wǎng)絡中自適應功率控制與路由算法聯(lián)合的問題進行了形式化描述，并將該問題轉化為了混合

3、整數(shù)非線性規(guī)劃模型。在此基礎上，本文對所研究的移動認知網(wǎng)絡進行了建模，給出了相關的網(wǎng)絡模型、概率模型、移動模型和信道干擾模型。
　　根據(jù)認知網(wǎng)路的特點，提出了一種將自適應功率控制與路由算法聯(lián)合的方法。功率控制在認知網(wǎng)絡中往往被用來對網(wǎng)絡進行拓撲控制和節(jié)能。而本文開創(chuàng)性的將自適應功率控制和路由算法進行聯(lián)合考慮。在這種方式下，節(jié)點通過對移動性和信道干擾進行預測來選擇下一跳，這樣選出來的路由具有很強的穩(wěn)定性和抗干擾能力。與此同時，為了減

4、少信道之間的干擾和快速恢復路由，節(jié)點通過功率調整以適應自身周圍的環(huán)境，從而保證了在最小的信道干擾下，整個網(wǎng)絡能夠有最大的吞吐量。
　　對網(wǎng)絡模擬器Mbl進行了擴展以支持多信道和自適應功率的需求。新的Mbl模擬器能夠通過物理層和K層的合作來控制功率并選擇合適的信道。多次實驗結果表明，本文提出的通過將自適應功率控制與路由算法聯(lián)合的方式能夠有效的提高網(wǎng)絡的吞吐量，并保證了較低的延遲和丟包率。更為主要的是，當網(wǎng)絡處于不同環(huán)境下，本文提出的