Ad Hoc网络中的功率控制与协作通信

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Ad hoc网络是一种无中心自组织的多跳无线网络,它不以任何已有的固定设施为基础而能随时随地组建临时性的网络。由于这种方便性,并且随着无线通信技术的发展和移动终端性能的提高,特别是人们对个人通信日益增长的需求,使得移动Ad hoc网络的应用范围正逐步扩大。然而,它作为一种新型网络,还存在很多问题,新的应用也对它的研究和发展不断提出新的挑战。由于网络节点的移动特征,其中大多数节点以电池作为动力,Ad Hoc网络的节能是制约其实用化的一个非常大的问题,因而需要对其节能问题进行研究。本文就Ad hoc网络的节能问题展开了研究,采用了混合节能的方式,一方面基于最小生成树算法,提出了一种改进的不同传输功率控制策略VRC(Variable Range Control)来提供网络层的节能方法;另一方面,通过在改进VRC控制机制上利用协作通信机制,在不改变网络拓扑结构的同时,在数据链路层上进一步提高网络能耗性。利用文献中Gomez及Campbell的工作,我们证明了当考虑到节点的移动性时,传统的VRC功率控制机制并不适用于移动Ad hoc网络,因此我们给出了一种改进的VRC功率控制机制来更好地支持节点的移动性并解决了最小生成树算法所存在的非对称图问题,继而给出了一种网络拓扑更新的方法,大幅降低了网络拓扑更新的计算量。在此基础上,为了能够在不改变网络拓扑的同时,进一步降低网络的能耗,我们基于协作通信的思想,给出了两种全新的协作通信数据传输机制。我们通过马儿科夫随机移动模型,将这两种数据传输机制与原有的数据传输机制进行了比较,说明了其在节能方面的优越性。最后通过软件模拟和数值仿真的方法,验证了我们所提出观点的正确性。本文的主要贡献在于:为在动态Ad hoc网络中采用VRC控制机制带来了可能,并给出了一种实际可操作的协作通信机制。此外还指出了一些尚未解决的问题,并相应的提出了一些建议。
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