基于仿生的無線網(wǎng)絡(luò)路由及信息分發(fā)機制研究.pdf

1、由于MANET能夠在很大程度上滿足用戶在任何時候、任何地點與任何人以任何方式進行通信的需求，因此，近幾年來無線通信方向的研究越來越多。MANET中節(jié)點是分布式管理的，而節(jié)點的易移動則決定了其電池供電的特性。網(wǎng)絡(luò)拓撲的不固定性和無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能量的有限都使得網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點間的路由不穩(wěn)定。雖然MANET中的每個節(jié)點都具有發(fā)現(xiàn)路由和維護路由的功能，但是面對多變的內(nèi)外部環(huán)境，如何應(yīng)對通信中的鏈路或節(jié)點故障，快速地修復斷裂路由，恢復節(jié)點間的通信是本文的

2、研究內(nèi)容。如果不能及時快速地恢復中斷路由，就會導致分組傳輸?shù)亩说蕉藭r延增大，造成大量分組的丟失，從而引起分組大量的重傳，更進一步地加重了網(wǎng)絡(luò)的負載，加劇了網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，導致形成惡性循環(huán)。因此，MANET中節(jié)點通信過程中的路由修復機制是現(xiàn)在無線網(wǎng)絡(luò)研究中的熱點問題。而無線網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的能量消耗涉及了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的各層，但節(jié)點的多跳傳輸機制和電池供電特性，影響了無線網(wǎng)絡(luò)的生存時間，部分負載過重的節(jié)點甚至由于過度消耗能量而使得網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)“孤島”現(xiàn)

3、象，從而影響了網(wǎng)絡(luò)整體的性能。因此如何在保證網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點間順利通信的同時，降低節(jié)點能量的消耗，盡可能地延長網(wǎng)絡(luò)的生存時間，是本文的研究內(nèi)容之一。
　　本文提出的基于仿生原理的路由分發(fā)機制是受生態(tài)系統(tǒng)中螢火蟲群體的同步閃爍現(xiàn)象啟發(fā)而提出的。本文的路由修復機制是在現(xiàn)有路由修復機制的基礎(chǔ)上，針對正在通信或者已經(jīng)通信過的節(jié)點間路由中斷而提出的重路由機制。基于路由整體的毀壞狀況，節(jié)點調(diào)度不同的機制對斷裂鏈路進行修復，盡可能地降低故障鏈路對節(jié)點

4、通信的影響。通過對分組的平均時延、控制信息開銷和分組投遞率等性能參數(shù)的仿真比較發(fā)現(xiàn)，該機制優(yōu)于目前的MANET路由修復機制。
　　針對無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能問題，本文在現(xiàn)有無線路由算法的基礎(chǔ)上，引入了基于仿生學原理的節(jié)點休眠機制。本文將無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的狀態(tài)分為正常工作狀態(tài)和休眠兩種狀態(tài)。當節(jié)點處于正常工作狀態(tài)的時候，它根據(jù)接收到的分組捎帶的時延信息，預測下一個分組到達的時間，并根據(jù)該時間啟動計時器。然后，節(jié)點進入休眠狀態(tài)，此時節(jié)點既不接收

5、分組也不發(fā)送分組。當計時器到達后，該休眠節(jié)點就被喚醒，進入正常工作狀態(tài)。由于節(jié)點在狀態(tài)間切換時需要一定的轉(zhuǎn)換時間，因此本文在原來計算出的分組到達時刻的基礎(chǔ)上，設(shè)定節(jié)點依據(jù)反饋提前進入工作狀態(tài)，從而避免了由于節(jié)點進入休眠而引起網(wǎng)絡(luò)中過高的丟包率。在選擇節(jié)點作為分組下一跳時，根據(jù)節(jié)點剩余能量所處能級的不同，自動地回避那些剩余能量不足的節(jié)點，盡可能地延長網(wǎng)絡(luò)的生存時間。根據(jù)仿真結(jié)果可得，在引入相同能量的前提下，引入了休眠預測機制的AODV算法