MANETs環(huán)境下基于認知路由和MAC層改進的吞吐量提升技術(shù)研究.pdf

1、MANETs是一個快速發(fā)展的研究領域。與有線網(wǎng)絡以及其它需要基礎設施支撐的無線網(wǎng)絡不同，MANETs不依賴于任何設施。近年來，對MANETs中路由和媒體訪問控制技術(shù)的研究引起了研究人員的重視。其中，在上述方面應用的協(xié)議能夠?qū)ANETs的性能帶來重大影響。本文研究的主要貢獻在于提出了認知MANETs以及一種MANETs負載均衡路由協(xié)議。隨著網(wǎng)絡復雜性的日益增加，MANETs將能夠通過獲取認知能力而獲益。本文提出的應用于MANETs中的認

2、知模塊具有將用戶目標轉(zhuǎn)化為協(xié)議棧各層具體行動的能力。通過合并網(wǎng)絡內(nèi)的節(jié)點，認知模塊能夠?qū)崿F(xiàn)與協(xié)議棧各層的交互。認知模塊利用對各種網(wǎng)絡參數(shù)的監(jiān)視、調(diào)整以滿足用戶目標。本文為提出的三個MANETs層（路由層、MAC層和物理層）搭建了演示環(huán)境，并展示了其提高網(wǎng)絡性能的具體情形。
　　本文提出的認知MANETs框架分為兩個部分：認知路由系統(tǒng)以及對協(xié)議棧各層的擴展。MANETs具有一些獨特的特性，如網(wǎng)絡拓撲的高動態(tài)性、網(wǎng)絡規(guī)模差異性、數(shù)據(jù)傳

3、輸模式的變化以及節(jié)點在網(wǎng)絡中部署的疏密程度的不平衡，使得MANETs路由研究具有極大的挑戰(zhàn)性。由于容易遭受衰減以及其自身的低帶寬容量，MANETs中的節(jié)點鏈接具有較高的脆弱性，從而使得上述特性在MANETs中呈現(xiàn)出不同特點。近年來提出的
　　MANET路由協(xié)議僅在特定網(wǎng)絡環(huán)境中具有較好性能，因此發(fā)展出適用于各種環(huán)境的并具有較好性能的通用路由協(xié)議成為研究人員努力的方向。本文提出的認知路由解決方案利用其認知能力調(diào)整變化中的網(wǎng)絡參數(shù)，且

4、該路由方案具有先驗式和反應式兩種模式。節(jié)點跟蹤網(wǎng)絡中節(jié)點的數(shù)目，并基于該信息在網(wǎng)絡中運行主動式和被動式路由。與混合式路由（如區(qū)域路由協(xié)議ZRP）相比，同時部署上述兩種路由能夠獲得較好效果。在第二部分的認知MANETs中，認知系統(tǒng)基于用戶目標直接控制媒體訪問控制（MAC）和物理層以獲得更高性能。
　　基于MANETs中通信鏈路帶寬較低，本文提出一種負載均衡的路由協(xié)議以滿足極低網(wǎng)絡開銷前提下路由機制的實現(xiàn)，同時實現(xiàn)負載均衡。目前，學術(shù)

5、界已提出大量新型路由協(xié)議以應對MANETs路由的負載均衡要求。然而其中大多數(shù)方法增加了路由開銷，這在資源受限的MANETs中是應該避免和克服的。為了達到負載均衡并避免增加額外路由開銷，本文提出一種基于貪婪算法的路由協(xié)議，網(wǎng)絡中的各節(jié)點負責檢測并將自身的擁塞分流至其它節(jié)點。仿真結(jié)果表明本文提出的負載均衡協(xié)議與AODV路由協(xié)議相比具有較好性能。
　　本文最后的貢獻在于改進了一種MANETs的MAC協(xié)議。該協(xié)議采用異步多信道MAC方案，

6、且僅需要一臺無線電設備就能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)操作。多信道MAC協(xié)議具有提高MANETs吞吐量的潛力。本文提出的多信道MAC協(xié)議僅基于節(jié)點對多個信道的需求。初始加入網(wǎng)絡的節(jié)點運行于基礎信道上，當基礎信道開始擁擠，節(jié)點開始遷移至其它信道來降低負載并獲得較高吞吐量。由于該協(xié)議具備異步性，因此能夠節(jié)約大量帶寬。事實上，時鐘同步技術(shù)會消耗大量帶寬，因此在MANETs多信道MAC解決方案中應該予以避免。本文MAC協(xié)議實現(xiàn)異步的方式包括兩種，第一種為所有信道