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

1、由于MANET能夠在很大程度上滿足用戶在任何時(shí)候、任何地點(diǎn)與任何人以任何方式進(jìn)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(diǎn)是分布式管理的，而節(jié)點(diǎn)的易移動(dòng)則決定了其電池供電的特性。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞牟还潭ㄐ院蜔o線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量的有限都使得網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的路由不穩(wěn)定。雖然MANET中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有發(fā)現(xiàn)路由和維護(hù)路由的功能，但是面對(duì)多變的內(nèi)外部環(huán)境，如何應(yīng)對(duì)通信中的鏈路或節(jié)點(diǎn)故障，快速地修復(fù)斷裂路由，恢復(fù)節(jié)點(diǎn)間的通信是本文的

2、研究內(nèi)容。如果不能及時(shí)快速地恢復(fù)中斷路由，就會(huì)導(dǎo)致分組傳輸?shù)亩说蕉藭r(shí)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(jìn)一步地加重了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載，加劇了網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，導(dǎo)致形成惡性循環(huán)。因此，MANET中節(jié)點(diǎn)通信過程中的路由修復(fù)機(jī)制是現(xiàn)在無線網(wǎng)絡(luò)研究中的熱點(diǎn)問題。而無線網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的能量消耗涉及了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的各層，但節(jié)點(diǎn)的多跳傳輸機(jī)制和電池供電特性，影響了無線網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間，部分負(fù)載過重的節(jié)點(diǎn)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(diǎn)間順利通信的同時(shí)，降低節(jié)點(diǎn)能量的消耗，盡可能地延長網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)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(jī)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(fù)機(jī)制是在現(xiàn)有路由修復(fù)機(jī)制的基礎(chǔ)上，針對(duì)正在通信或者已經(jīng)通信過的節(jié)點(diǎn)間路由中斷而提出的重路由機(jī)制?；诼酚烧w的毀壞狀況，節(jié)點(diǎn)調(diào)度不同的機(jī)制對(duì)斷裂鏈路進(jìn)行修復(fù)，盡可能地降低故障鏈路對(duì)節(jié)點(diǎn)

4、通信的影響。通過對(duì)分組的平均時(shí)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(jī)制優(yōu)于目前的MANET路由修復(fù)機(jī)制。
　　針對(duì)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(xué)原理的節(jié)點(diǎn)休眠機(jī)制。本文將無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)分為正常工作狀態(tài)和休眠兩種狀態(tài)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)處于正常工作狀態(tài)的時(shí)候，它根據(jù)接收到的分組捎帶的時(shí)延信息，預(yù)測下一個(gè)分組到達(dá)的時(shí)間，并根據(jù)該時(shí)間啟動(dòng)計(jì)時(shí)器。然后，節(jié)點(diǎn)進(jìn)入休眠狀態(tài)，此時(shí)節(jié)點(diǎn)既不接收

5、分組也不發(fā)送分組。當(dāng)計(jì)時(shí)器到達(dá)后，該休眠節(jié)點(diǎn)就被喚醒，進(jìn)入正常工作狀態(tài)。由于節(jié)點(diǎn)在狀態(tài)間切換時(shí)需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，因此本文在原來計(jì)算出的分組到達(dá)時(shí)刻的基礎(chǔ)上，設(shè)定節(jié)點(diǎn)依據(jù)反饋提前進(jìn)入工作狀態(tài)，從而避免了由于節(jié)點(diǎn)進(jìn)入休眠而引起網(wǎng)絡(luò)中過高的丟包率。在選擇節(jié)點(diǎn)作為分組下一跳時(shí)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)剩余能量所處能級(jí)的不同，自動(dòng)地回避那些剩余能量不足的節(jié)點(diǎn)，盡可能地延長網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)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(yù)測機(jī)制的AODV算法