基于复杂性理论的Ad hoc网络关键技术研究

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移动Adhoc网络是一种无固定基础设施的无线自组织、自愈网络,网络中的节点可以向任意方向移动,因此,网络的拓扑结构是动态变化的。由于其网络具有分布性、动态性、自治性、移动性和异构性等特点,因而可应用于许多特殊场合,如协同移动数据交换、战场通信系统、未来的可携戴计算机和通信。 路由技术是无线Adhoc网络的关键技术之一,也是影响网络整体性能的最重要因素之一,因此,对路由协议的研究成为当今的热点。但是,由于Adhoc网络的自组织性、网络拓扑结构的动态变化性、网络资源的有限性和应用环境的恶劣性,使得传统有线网络中的路由协议已经不再适用无线移动Adhoc网络,并且使得网络很容易出现因为能源耗尽或者受到自然界破坏而出现部分节点的失效,从而间接或直接的破坏了网络的通信。因此,Adhoc网络路由协议的设计变得更加复杂,给路由协议研究人员带来了新的挑战。 从复杂网络理论上看,节点的失效可分成随机攻击和蓄意攻击使节点失效,为了增强网络对随机攻击和蓄意攻击的鲁棒性和网络有限资源的有效利用,本文在对Adhoc网络路由协议改进时,做了如下工作: (1)对Adhoc网络路由协议进行详细的研究,了解路由协议的路由算法和工作原理,并比较了现有路由协议的优缺点以及当前路由协议面临的主要问题。 (2)结合复杂网络中的小世界和无标度特性,提出了一个阀值函数,并把该阀值函数应用到Adhoc网络路由协议当中,提出了一种基于复杂性理论的Adhoc网络路由协议。 (3)对提出的路由协议进行研究,在该协议中使节点在选择下一跳节点时不是泛洪式的广播信息,而是根据邻居节点发出的发射功率P、负载L和剩余能量E来计算出阀值,根据阀值来选择下一跳节点。使它不仅能克服AODV路由协议中的泛洪式广播方式,而且能减少中间节点因负载过重而导致的数据包的丢失和延时的增加。避免在序列号相同时,选择跳数较小的路由而导致的网络负载在某些路段上比较集中,而没有去利用一些负荷较轻的路段,与此同时,还能增强网络的鲁棒性。 (4)为了验证新协议对网络具有很好的鲁棒性,本文设计攻击网络的方法,并添加到新协议中去。 (5)利用NS2软件对新提出的路由协议在网络遭受随机攻击和蓄意攻击下进行仿真。结果证明了新路由协议对网络随机攻击和蓄意攻击具有很好的鲁棒性,并能减少端到端的延时。 本文的创新点主要是: (1)本文根据复杂网络中的小世界和无标度特性,提出一个阀值函数。 (2)提出网络遭受随机攻击和蓄意攻击的方法。 (3)本文把这个阀值函数和对网络的攻击方法应用到Adhoc网络路由协议中,来增强Adhoc网络的鲁棒性,减少端到端的延时。
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