移動(dòng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)容量分析及可擴(kuò)展性研究.pdf

1、移動(dòng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)(Moblle Ad-hoc Network，MANET)是4G無線通信網(wǎng)絡(luò)中的重要研究課題，目前已成為無線通信技術(shù)領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)問題。移動(dòng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)是由無線移動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成的具有移動(dòng)和自治特征的動(dòng)態(tài)自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是沒有中央控制實(shí)體的無線網(wǎng)絡(luò)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)起到主機(jī)和路由器兩種作用。因此，移動(dòng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)非常適合于會(huì)議、災(zāi)難救援和災(zāi)區(qū)重建、家庭網(wǎng)絡(luò)以及戰(zhàn)場軍事指揮等環(huán)境使用。其容量是保證移動(dòng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)

2、服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵性質(zhì)之一。移動(dòng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的容量由網(wǎng)絡(luò)平均每秒成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量來衡量，針對(duì)它的研究十分復(fù)雜。同時(shí)，隨著移動(dòng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)向規(guī)?；l(fā)展的趨勢，對(duì)大規(guī)模移動(dòng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)容量研究的基礎(chǔ)——可擴(kuò)展性技術(shù)的研究需求也日臻緊迫。本文主要圍繞上述兩方面的內(nèi)容展開研究。
　　 本文的主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　 (1)針對(duì)移動(dòng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)共享無線信道，使得傳輸鏈路間不僅存在時(shí)間上的干擾，還存在空間上

3、的干擾的特點(diǎn)，為對(duì)有限的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行優(yōu)化分配，最大限度地使無線信道在空間上得到復(fù)用，以提高系統(tǒng)端到端吞吐量，進(jìn)而提高網(wǎng)絡(luò)容量，建立了基于移動(dòng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)干擾模型的鏈路沖突圖，并提出基于貪心算法和遺傳算法的鏈路沖突圖染色算法——共享無線信道的時(shí)空優(yōu)化分配算法，為促使移動(dòng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)容量達(dá)到上限奠定了基礎(chǔ)。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本算法在共享無線信道時(shí)空分配上的高效性。
　　 (2)移動(dòng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)容量是保證其服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵性質(zhì)之

4、一。根據(jù)移動(dòng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中無線信道和鏈路流量的特性，利用網(wǎng)絡(luò)流理論、圖染色理論及非合作規(guī)劃博弈理論構(gòu)造了節(jié)點(diǎn)流量分配的策略空間及基于節(jié)點(diǎn)發(fā)送流量速率和延遲為參數(shù)的節(jié)點(diǎn)流量分配效用函數(shù)，進(jìn)而建立了歸一化時(shí)間內(nèi)基于共享信道的移動(dòng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)容量分析模型，并證明了該容量分析模型的Nash均衡解的存在性，給出了模型的Nash均衡解的具體形式。數(shù)值仿真結(jié)果表明，該模型存在Nash均衡解，能有效地對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量進(jìn)行分析，是一種普適性較強(qiáng)的MAN

5、ET容量分析模型。
　　 (3)研究了非合作規(guī)劃博弈移動(dòng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)容量分析模型的穩(wěn)定性。首先求得非合作規(guī)劃博弈移動(dòng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)容量分析模型的源節(jié)點(diǎn)流量發(fā)送速率演化方程，在此基礎(chǔ)上構(gòu)造Lyapunov函數(shù)，運(yùn)用MaπkuH穩(wěn)定性定理得到非合作規(guī)劃博弈移動(dòng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)容量分析模型的穩(wěn)定性。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本模型具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。
　　 (4)研究了移動(dòng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性技術(shù)——分層協(xié)議。大規(guī)模移動(dòng)Ad-ho