移動(dòng)自組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、移動(dòng)自組網(wǎng)是由一組帶有無(wú)線收發(fā)裝置的節(jié)點(diǎn)組成的一個(gè)臨時(shí)性多跳自治網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)具有普通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和路由器的雙重功能。作為沒(méi)有基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)自組網(wǎng)在軍事和民用領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景，是目前網(wǎng)絡(luò)研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題。本論文主要針對(duì)移動(dòng)自組網(wǎng)的分簇體系架構(gòu)、服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議和機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題展開(kāi)研究。
　　 論文的第一部分工作主要針對(duì)移動(dòng)自組網(wǎng)中的層次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。文章從簇穩(wěn)定性和可維持性出發(fā)，提出了基于雙簇首的

2、分簇體系架構(gòu)和相應(yīng)的簇首選舉和簇維持算法。該方法首先通過(guò)移動(dòng)終端節(jié)點(diǎn)的相互通信和反饋搭建初始分簇結(jié)構(gòu)(含成員節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn))，然后比較簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的鄰接度、簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與成員節(jié)點(diǎn)的鄰接度以及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)自身的可用能源比等因素，將具有最高參考值的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)作為簇首節(jié)點(diǎn)，確保簇首節(jié)點(diǎn)為一個(gè)連通度較高、可持續(xù)工作時(shí)間較長(zhǎng)的穩(wěn)定節(jié)點(diǎn)，從而保證了簇結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。同時(shí)，引入候補(bǔ)簇首節(jié)點(diǎn)，當(dāng)簇首節(jié)點(diǎn)由于自身原因或位置移動(dòng)等而偏離本簇時(shí)，由候補(bǔ)簇首節(jié)點(diǎn)接替

3、簇首的工作，從而延長(zhǎng)了簇的生存時(shí)間，進(jìn)一步提高了簇穩(wěn)定性，減少了由于簇的不穩(wěn)定性而帶來(lái)的額外開(kāi)銷(xiāo)。該方法提出了用于簇首選舉的算法和簇維持算法，并提出了通過(guò)簇首與候補(bǔ)簇首節(jié)點(diǎn)間的位置偏移狀態(tài)來(lái)預(yù)測(cè)和監(jiān)控簇首移動(dòng)情況，以確保簇的穩(wěn)定性。
　　 論文第二部分工作研究移動(dòng)自組網(wǎng)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議問(wèn)題。服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中自動(dòng)搜尋所需服務(wù)的技術(shù)，服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)無(wú)人管理的網(wǎng)絡(luò)，將人從枯燥乏味的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作中解脫出來(lái)。因此

4、，簡(jiǎn)單高效、健壯靈活、具有良好擴(kuò)展性的服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議是移動(dòng)自組網(wǎng)實(shí)用化的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。文章針對(duì)這一目標(biāo)，提出了基于前后文的元數(shù)據(jù)模型，在整合語(yǔ)義Web的思想和移動(dòng)自組網(wǎng)的特性后，將服務(wù)信息、用戶信息和設(shè)備信息融合到元數(shù)據(jù)描述模型中，并將其分為靜態(tài)信息描述和動(dòng)態(tài)信息描述兩個(gè)部分。該描述模型能夠滿足自組網(wǎng)內(nèi)設(shè)備可計(jì)算性弱、規(guī)格差異大和網(wǎng)絡(luò)帶寬窄等特性的需要，能夠提高移動(dòng)自組網(wǎng)的服務(wù)匹配精準(zhǔn)率。在該元數(shù)據(jù)模型和雙簇首分簇體系架構(gòu)的基礎(chǔ)上，文章提

5、出了非集中式的服務(wù)注冊(cè)與發(fā)現(xiàn)機(jī)制。將服務(wù)注冊(cè)信息保存在各分簇的簇首節(jié)點(diǎn)中，服務(wù)匹配過(guò)程優(yōu)先在簇內(nèi)進(jìn)行，當(dāng)簇內(nèi)無(wú)法找到匹配服務(wù)時(shí)，再通過(guò)簇首間通信在不同簇之間尋找匹配服務(wù)，直至找到服務(wù)或匹配失敗為止。通過(guò)基于分簇的服務(wù)注冊(cè)與發(fā)現(xiàn)機(jī)制設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)自組網(wǎng)的服務(wù)應(yīng)用，減少了服務(wù)搜索過(guò)程的簇間網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)，提高服務(wù)匹配的準(zhǔn)確度。同時(shí)，通過(guò)非集中式服務(wù)注冊(cè)機(jī)制，改變了傳統(tǒng)UDDI協(xié)議難以適應(yīng)在動(dòng)態(tài)變化拓?fù)洵h(huán)境的弊病，通過(guò)簇首節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)注冊(cè)信息，實(shí)現(xiàn)了

6、局部集中、全局分布的服務(wù)注冊(cè)與發(fā)現(xiàn)機(jī)制。此外，針對(duì)TCP協(xié)議在自組網(wǎng)絡(luò)中作為傳輸協(xié)議的諸多問(wèn)題，文章提出了基于UDP傳輸協(xié)議的SOAP數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，并考慮到UDP協(xié)議常見(jiàn)的丟包現(xiàn)象，提出了“虛假”服務(wù)匹配失敗的問(wèn)題以及基于離散空間容錯(cuò)搜索原理的問(wèn)題解決辦法。仿真實(shí)驗(yàn)表明，該體系架構(gòu)和應(yīng)用其上的服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制具有較好地實(shí)用性和效率。
　　 論文第三部分工作針對(duì)移動(dòng)自組網(wǎng)中的一類(lèi)特殊組網(wǎng)模式--機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)展開(kāi)，重點(diǎn)研究了基于機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的信

7、息轉(zhuǎn)發(fā)策略。其一，通過(guò)分析信息攜帶節(jié)點(diǎn)和信息本身的前后文狀態(tài)信息，使用卡爾曼濾波預(yù)測(cè)下一階段的狀態(tài)信息，應(yīng)用二人非合作博弈機(jī)制進(jìn)行信息轉(zhuǎn)發(fā)決策，使得在機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的信息轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程充分考慮信息本身、以及參與轉(zhuǎn)發(fā)決策的雙方節(jié)點(diǎn)相互的因素，尤其是信息接收方的狀態(tài)得以考慮，提高了信息轉(zhuǎn)發(fā)雙方在決策過(guò)程中的對(duì)等性和公平性，從而，使信息轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程定位更準(zhǔn)確、交易更公平。其二，針對(duì)在博弈過(guò)程中由于節(jié)點(diǎn)自私性而可能帶來(lái)的欺詐行為，以及由此帶來(lái)的損益表的明顯變化