Ad Hoc网络中基于节能的QoS路由协议研究

【摘要】：Ad Hoc网络是一种在紧急情况下可临时快速组网的分布式无线网络,已广泛应用于很多领域,在无线通信中具有广阔的应用前景和巨大的研究价值。 随着人们对音频、视频等多媒体业务需求的增加,具有QoS保障的Ad Hoc网络路由协议逐步成为研究热点。近年来,学者专家已提出了很多此类的路由协议,并通过仿真实验说明其优良的性能,但此类QoS路由协议并未考虑能量因素,考虑到Ad Hoc网络是一个能量受限系统,其节点一旦能量耗尽,网络则中断,直接影响通信,所以设计路由协议时应将节省节点能耗延长网络寿命作为一个重要指标予以考虑。 本文主要在有关Ad Hoc网络、QoS保障问题及节能策略的理论基础上,针对Ad Hoc网络带宽资源和节点能量有限的特点提出两种将节能问题引入到QoS路由协议中的设计方案,分别为QEC-AODV和QRETP。其中QEC-AODV协议是在AODV算法的基础上考虑能量并提供QoS保障的改进协议,主要思想为在充分保障带宽资源的前提下,根据节点的剩余能量把网络中的节点分成三类,不同类型的节点对收到的RREQ采用相应的延迟转发机制,尽量选择带宽资源充足、节点电池剩余能量最多、总能量消耗最小的路径作为最优传输路径;QRETP协议是一种基于节点剩余能量和传输能量的Ad Hoc网络QoS路由协议,该协议通过计算节点带宽保证路由协议对QoS的要求,同时,综合考虑节点剩余能量和传输能量的状况,一方面以避免网络分割为目标,均衡节点能量耗损,另一方面从网络能量有限的角度出发,节省网络能耗。 此外,在OPNET仿真平台上对QEC-AODV和QRETP协议进行性能仿真,仿真表明,在网络规模不大,网络拓扑变化不是很快的情况下,QEC-AODV协议在网络吞吐量、节点能耗以及网络生存时间方面的性能都比AODV协议要好;QRETP协议在网络生存时间、节点平均能耗以及分组投递率方面的性能都有不同程度的提高,虽然时延稍有增大,但带来了其他方面更优良的性能。通过两协议的分析比较,QRETP协议能从整体上达到均衡节点能耗、节省网络能耗目的,性能稍优于QEC-AODV协议。 本文对QEC-AODV协议和QRETP协议的设计分析都为实际系统的规划设计提供了参考,具有一定指导意义。 【关键词】：Ad Hoc网络 QoS保障 能量约束 路由协议
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 本课题的研究背景9-17
• 1.1.1 Ad Hoc 网络的特点和应用10-12
• 1.1.2 Ad Hoc 网络的体系结构12-15
• 1.1.3 Ad Hoc 网络的研究热点15-17
• 1.2 本课题的研究意义17-18
• 1.3 本课题的研究现状18-19
• 1.4 本文主要研究内容及结构安排19-21
• 第二章 Ad Hoc 网络中QoS 保障问题研究21-34
• 2.1 Ad Hoc 网络QoS 问题概述21-22
• 2.2 Ad Hoc 网络QoS 保障的相关问题研究22-26
• 2.2.1 Ad Hoc 网络的QoS 服务模型构架22-23
• 2.2.2 Ad Hoc 网络的QoS MAC 协议23-24
• 2.2.3 Ad Hoc 网络的QoS 信令机制24-26
• 2.3 Ad Hoc 网络的QoS 路由协议26-33
• 2.3.1 几种典型的Ad Hoc 网络QoS 路由协议及算法26-32
• 2.3.2 QoS 路由协议的性能比较32-33
• 2.4 小结33-34
• 第三章 Ad Hoc 网络具有能量约束的QoS 路由协议研究34-53
• 3.1 Ad Hoc 网络中网络层的节能策略34-38
• 3.1.1 传输总能量最小路由协议35-36
• 3.1.2 网络生存时间最大路由协议36-37
• 3.1.3 混合节能算法37-38
• 3.2 Ad Hoc 网络具有能量约束的QoS 路由协议研究38-39
• 3.3 基于AODV 具有能量约束的QoS 路由协议研究39-44
• 3.3.1 AODV 路由协议介绍39
• 3.3.2 QEC-AODV 协议的描述39-43
• 3.3.3 QEC-AODV 协议与AODV 的比较43-44
• 3.4 基于节点剩余能量和路由传输能量的QoS 路由协议研究44-51
• 3.4.1 QRETP 协议概述44
• 3.4.2 QRETP 协议参数的选择以及计算44-46
• 3.4.2.1 带宽的计算44-45
• 3.4.2.2 发射功率的计算45-46
• 3.4.2.3 剩余能量水平标志的计算46
• 3.4.3 QRETP 协议的实现46-51
• 3.4.3.1 QRETP 协议路由问题的描述46-47
• 3.4.3.2 QRETP 协议的路由发现阶段47-48
• 3.4.3.3 QRETP 协议的路由确认阶段48-49
• 3.4.3.4 QRETP 协议的路由维护阶段49-51
• 3.5 小结51-53
• 第四章 Ad Hoc 网络路由协议仿真及结果分析53-62
• 4.1 仿真软件介绍53
• 4.2 QEC-AODV 协议的仿真及结果分析53-56
• 4.3 QRETP 协议的仿真建模及结果分析56-60
• 4.4 QEC-AODV 和QRETP 的比较分析60-61
• 4.5 小结61-62
• 第五章 总结和展望62-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 攻读硕士期间发表的论文67

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