认知AdHoc网络中路由技术研究

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近些年来,随着无线网络的大规模扩张,不依赖于固定基础设施的无线自组织Ad Hoc网络相关技术已经获得了十分迅速的发展,但与此同时,无线通信的通信频段也变得越来越拥挤,认知无线电技术的提出正是为了解决频谱资源短缺这一棘手问题。认知无线电的基本出发点就是:为了提高频谱利用率,具有认知功能的未授权用户(次用户)可以在已授权频段的授权用户(主用户)没有或只有很少的通信业务的情况下按照某种“伺机”的方式工作在已授权的频段内通信。针对单信道的局限性问题,本文研究了Ad Hoc网络中的多信道技术,对多信道路由中的关键技术进行了分析讨论,并且基于NS2对现有多信道路由协议进行了仿真,从吞吐量、时延、路由负载等方面进行了比较分析,仿真结果表明,由于多信道技术可以更有效的提高系统频谱利用率,因此它比单信道技术有很大的优势。针对认知Ad Hoc网络中信道管理技术存在的问题如主用户干扰问题、信道初始化与信息同步、数据信道频繁切换、控制信道瓶颈等。本文提出了一种改进的认知信道管理机制。该信道管理机制对信道的分配模型、信道的分类、信道初始化、信道HELLO信息包、信道切换和信道更新等多个方面进行了改进。之后,我们分析了这种信道管理机制的优点,并且在NS2中对这种新的信道分配方式进行了仿真与性能分析。仿真结果表明提出的信道分配模型可以有效完成信道的初始分配及后续的信道切换,而且由于提出了限制信道频繁切换的算法,可以有效提升系统的性能,在吞吐量、时延、路由负载等反面优于现有的Ad Hoc多信道分配机制。最后本文提出了认知Ad Hoc网络中一种先验式跨层路由协议CLC-DSDV路由协议,该协议将上述信道管理机制与Ad Hoc网络中的DSDV路由协议相结合,并且针对原有多信道DSDV-MC路由协议存在的问题如主用户干扰、路由负载不均、路由重配置的问题等进行了改进,以实现对认知Ad Hoc网络的无线频谱的有效使用。我们对该路由协议的具体改进进行了阐述:在路由选择过程中加入对节点负载的考虑;在信道分配时通过每个节点的全局路由表信息进行分配;将信道分配信息嵌入路由报信息并及时广播;在信道切换时启动路由更新包以确保与邻居节点间的信息同步。基于NS2我们对该路由进行了仿真,仿真结果表明CLC-DSDV路由协议可以有效的提高授权频谱的利用率,在吞吐量、延时、丢包率、路由负载等方面可以比原有多信道路由协议DSDV-MC更加优秀。
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