移動多跳無線網(wǎng)絡(luò)中鏈路協(xié)同的能效優(yōu)化方法研究.pdf

1、隨著信息新技術(shù)的發(fā)展，移動多跳無線網(wǎng)絡(luò)已成為下一代無線網(wǎng)絡(luò)的重要組網(wǎng)方式。移動多跳無線網(wǎng)絡(luò)具有部署快速，組網(wǎng)靈活，接入方便，可擴展性強的特點。由于其網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的移動而動態(tài)變化，特別是其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點常常為了適應(yīng)特殊應(yīng)用而配備的能量有限，如何在動態(tài)移動的時變網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下構(gòu)建高能效的多跳網(wǎng)絡(luò)是其面對的重要問題。提高網(wǎng)絡(luò)能效可以用更少的能量傳輸更多的信息，達到保證通信質(zhì)量的同時降低系統(tǒng)能量消耗的目的，從而提高系統(tǒng)效率，改善系統(tǒng)性能。本文

2、利用鏈路協(xié)同研究移動多跳無線網(wǎng)絡(luò)中的能效協(xié)同優(yōu)化方法，并設(shè)計了相應(yīng)的能效路由算法。
　　本文首先研究了鏈路協(xié)同的能效路由協(xié)議。高能效的路由協(xié)議是降低無線網(wǎng)路能耗的最重要方法之一。設(shè)計一種簡單高效的路由協(xié)議使之能感知網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的變化，快速準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)路由，更新鏈路狀態(tài)并動態(tài)維護網(wǎng)絡(luò)拓撲的連接。近些年來很多學(xué)者做了大量的研究，但是由于很多設(shè)計其考慮的模型并不夠細致，它們通過直接變更路由的方式達到能效目的，卻忽略了變更路由所造成的代價，造

3、成了大量的能量消耗。在802.11 DCF機制下，本論文仔細的設(shè)計了路由發(fā)現(xiàn)和路由維護方案。其中路由發(fā)現(xiàn)方案代價低、速度快，路由維護方案利用鏈路協(xié)同的思想以帶價最小的方式建立高能效的路由。仿真結(jié)果表明，本文所提的鏈路協(xié)同能效路由協(xié)議能夠明顯的提高網(wǎng)絡(luò)能效。
　　其次，本文研究了鏈路協(xié)同的能效休眠協(xié)議。經(jīng)過對節(jié)點在不同工作狀態(tài)下的能耗分析，表明休眠是降低節(jié)點能耗的重要措施。休眠不僅大大降低了空閑監(jiān)聽能耗和不必要的“偷聽”能耗，在一定

4、程度上避免了沖突和干擾。然而節(jié)點關(guān)閉射頻導(dǎo)致它不能感知周圍的通信，休眠導(dǎo)致多跳時延加大，重負載下吞吐量降低。因此必須解決節(jié)點的休眠協(xié)調(diào)同步問題。本論文結(jié)合路由協(xié)議、休眠機制和同步算法三個方面，將休眠機制劃分為有節(jié)點占用信道時休眠和信道空閑時基于信道平均空閑時間的同步休眠兩部分，利用鏈路協(xié)同的方式實現(xiàn)了移動無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的動態(tài)休眠。仿真結(jié)果表明本文所提的鏈路協(xié)同休眠能效路由協(xié)議能夠明顯降低網(wǎng)絡(luò)能耗，提高整個網(wǎng)絡(luò)能效并降低因休眠造成的時延。<

5、br>　　最后，本文研究了鏈路協(xié)同的速率自適應(yīng)機制。在可變速率網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)發(fā)送端使用不同的發(fā)送功率發(fā)送數(shù)據(jù)時鏈路帶寬不同。發(fā)送節(jié)點速率變化時，接收節(jié)點在理想帶寬下接收每bit數(shù)據(jù)所消耗的能量和接收信噪比也會相應(yīng)的改變。每個節(jié)點所選擇的傳輸策略、所處的位置和所選擇的傳輸速率決定了網(wǎng)絡(luò)的性能，如:能耗、能效。在以不同速率發(fā)送信息條件下，其能效大小會有所不同。移動多跳無線網(wǎng)絡(luò)中，從源節(jié)點到達目的節(jié)點的路徑中存在多條鏈路，恰當(dāng)?shù)膮f(xié)調(diào)路徑中節(jié)點的發(fā)