学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

移动Ad hoc网络关键技术研究

作　者: 陈峥
导　师: 俞能海
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 移动自组织网络媒体访问控制协议功率控制路由协议报文分类网络处理器
分类号: TN929.5
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 586次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

移动Ad hoc网络(Mobile Ad Hoc Networks，MANETs)凭借其无中心、自组织、可以快速部署等特点而广泛应用于人类社会生活的很多方面，并发挥着越来越重要的作用，其广阔的应用前景带动和刺激了相关研究工作的开展。本文正是在这个大背景下，对移动Ad hoc网络中的一些问题进行了研究和分析。这些问题包括采用多信道方式的发射功率控制MAC协议，充分利用无线信道的广播特性的MAC及路由协议，以及许多安全和QoS技术的共同基础——报文分类算法。本论文的主要研究工作和创新点如下：第一，介绍了移动Ad hoc网络的发展历史、关键特征、应用前景以及研究热点，移动Ad hoc网络以及无线局域网的媒体访问控制(MAC)协议的发展概况。论文还详细介绍了IEEE 802.11协议中的分布式协调功能DCF，包括DCF的两种传输方式：基本接入方式和RTS／CTS方式。介绍这些协议的原因是由于这些协议所率先提出的一些技术目前在移动Ad hoc网络MAC协议中得到了普遍采用，特别是IEEE 802.11，几乎已经成为移动Ad hoc网络物理层和链路层规范的事实标准。通过对这些协议的详细分析，为以后的讨论提供了必要的背景知识。第二，针对现有的多信道功率控制MAC协议，如DCA-PC，存在着的控制信道利用率低，以及节点间采用大功率的通信对小功率通信干扰严重等缺点，提出了一种改进方案——DDCA-PC。DDCA-PC允许采用较低的功率发送控制帧来提高控制信道的利用率，同时将大功率的节点之间的通信限定在特定信道上，降低了通信之间相互干扰的概率。仿真实验表明，与DCA-PC相比，采用本文提出的协议可以在有效提高网络吞吐量的同时，降低能量的消耗。第三，为了充分利用了无线通信信道的广播特性，提出了一种分簇的移动Ad hoc网络后择路由(opportunistic routing)协议——CORP(Clustered Opportunistic Routing Protocol)。这一协议在转发数据包时，首先向相邻节点广播该数据包，然后再在正确接收到数据包的节点中选择一个合适的节点转发。采用这种方法可以克服无线信道质量不稳定的缺点，同时利用传统的路由协议无法利用的长距离不稳定链路，从而可以大大减少数据包在网络中的转发次数，由此也提高了整个网络的吞吐量。第四，提出了一种专门针对网络处理器作了优化的包分类算法——Adaptive Bitmap RFC算法，通过对目标平台体系结构的详细分析，我们采用了Bitmap压缩、乘法指令替代、数据优化配置等一系列优化措施。在硬件平台上的实验表明，所提出的算法在内存消耗和速度之间达到了良好的平衡。虽然这一算法实现在Intel公司的IXP2xxx系列网络处理器上，但是由于大部分网络处理器都具有相类似的结构，因此这些优化措施可以比较容易地移植到其它网络处理器平台上。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-12
图目录  12-14
第1章绪论  14-28
  1.1 移动 Ad hoc网络概述  14
  1.2 移动 Ad hoe网络的发展历史  14-15
  1.3 移动 Ad hoc网络的特点  15-17
  1.4 移动 Ad hoc网络的应用  17-19
  1.5 移动 Ad hoc网络的体系结构和协议栈  19-20
  1.6 移动 Ad hoc网络的研究重点  20-24
    1.6.1 媒体访问控制  20-21
    1.6.2 多跳路由  21-22
    1.6.3 安全问题  22
    1.6.4 网络管理  22-23
    1.6.5 服务质量问题  23-24
  1.7 研究背景和意义  24-25
  1.8 论文内容安排  25-28
第2章移动 Ad hoc网络的MAC协议  28-46
  2.1 引言  28-29
  2.2 面临的问题  29-32
    2.2.1 隐藏终端和暴露终端问题  29-30
    2.2.2 信道访问的公平性问题  30-31
    2.2.3 对 QoS的保障问题  31-32
  2.3 移动 Ad hoc网络 MAC协议的分类  32-33
  2.4 几种重要的MAC协议分析  33-45
    2.4.1 ALOHA  33
    2.4.2 CSMA  33-34
    2.4.3 MACA协议  34-35
    2.4.4 MACAW协议  35-36
    2.4.5 IEEE 802.11协议  36-45
  2.5 小结  45-46
第3章多信道功率控制 MAC协议  46-60
  3.1 引言  46-47
  3.2 发射功率控制  47-49
    3.2.1 网络层发射功率控制  47-48
    3.2.2 链路层发射功率控制  48-49
  3.3 多信道MAC协议  49-53
  3.4 多信道功率控制 MAC协议  53
  3.5 设计思想  53-54
  3.6 DDCA-PC协议实现  54-56
  3.7 实验结果及分析  56-59
  3.8 小结  59-60
第4章分簇后择路由协议 CORP  60-72
  4.1 引言  60-62
  4.2 后择路由  62-66
  4.3 CORP协议实现  66-68
    4.3.1 选择合适的转发节点  66-67
    4.3.2 回复机制  67-68
    4.3.3 示例  68
  4.4 实验结果及分析  68-70
  4.5 小结  70-72
第5章基于网络处理器的包分类算法  72-102
  5.1 引言  72
  5.2 报文分类的定义及评价指标  72-74
    5.2.1 定义  72-73
    5.2.2 评价指标  73-74
  5.3 主要算法  74-82
    5.3.1 BV/ABV  74-76
    5.3.2 RFC  76-79
    5.3.3 Grid-of-Tries/EGT-PC  79-80
    5.3.4 HiCuts/HyperCuts  80-82
  5.4 网络处理器  82-90
    5.4.1 背景  82-83
    5.4.2 网络处理器的应用范围  83-84
    5.4.3 网络处理器体系结构特点  84-86
    5.4.4 Intel IXP2xxx系列网络处理器介绍  86-90
  5.5 Adaptive Bitmap RFC分类算法  90-94
    5.5.1 Bitmap压缩  91-92
    5.5.2 乘法指令替换  92-94
    5.5.3 数据结构  94
  5.6 实验结果  94-100
    5.6.1 存储空间需求  95-97
    5.6.2 分类速度  97
    5.6.3 指令的选择  97
    5.6.4 内存的影响  97-99
    5.6.5 任务分配的影响  99
    5.6.6 Element Array大小的影响  99-100
  5.7 小结  100-102
第6章总结与展望  102-104
  6.1 全文总结  102
  6.2 进一步工作展望  102-104
参考文献  104-114
致谢  114-116
攻读学位期间发表的论文  116-117
攻读学位期间参加的科研项目  117

相似论文

基于OLSR的Ad Hoc网络功率意识路由协议,TN929.5
基于LEACH的安全建簇无线传感器网络路由协议研究,TP212.9
无线传感器网络MAC协议的研究,TN915.04
基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统的研究,TN929.5
基于无线传感器网络的农田环境监测系统路由协议的研究,TN915.04
基于Ad Hoc网络道路交通安全监控系统高速数据传输的研究,TN929.5
基于MIMO环境的绿色通信关键技术研究,TN929.5
基于QoS的无线Mesh网络路由协议及相关技术的研究,TN929.5
基于TD-LTE的上行功率控制技术研究,TN929.5
移动传感器网络拓扑控制算法研究,TP212.9
三相四线制UPS前置PWM整流器研究,TM461
永磁直驱风力发电机组变流器控制技术的研究,TM46
Ad Hoc网络中基于链路拥塞度的动态多径OLSR路由协议研究,TN929.5
多自主车传感网络信息传输的优化配置研究,TN929.5
基于无线传感器网络LEACH路由协议的数据融合算法研究,TP212.9;TN929.5
基于机会机制的无线传感网通信协议研究,TP212.9
基于拓扑控制的无线传感器网络能量有效分簇路由协议的研究,TP212.9
基于网络处理器的Web用户体验测量研究,TP393.09
Ad Hoc网络中AODV路由算法及相关问题的研究,TN929.5
无线传感器网络路由算法研究,TP212.9
可扩展高性能分布式报文分类算法研究,TP393.06