【摘要】：無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)是一種完全不依賴(lài)固定通信基礎(chǔ)設(shè)施的通信網(wǎng)絡(luò),具有快捷組網(wǎng)、抗毀性強(qiáng)的特點(diǎn)。因此,無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)在戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)、災(zāi)后救援或緊急搜索場(chǎng)景下得到了廣泛的使用。在某些特殊場(chǎng)景下,自組織網(wǎng)絡(luò)中的便攜式通信設(shè)備一般采用能量有限的電池進(jìn)行供電,因此如何降低節(jié)點(diǎn)功耗,延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間顯得尤為重要。而路由協(xié)議設(shè)計(jì)的優(yōu)劣在降低功耗方面又起著關(guān)鍵性作用。LAR協(xié)議是一種典型的基于位置信息的路由協(xié)議,它通過(guò)位置信息的輔助,限制了轉(zhuǎn)發(fā)范圍,降低了功耗。但LAR協(xié)議依舊存在不足:在建立路由過(guò)程中,受限于請(qǐng)求區(qū)域的大小,首次尋路就能成功建立路由的概率較低;在建立路由過(guò)程中沒(méi)有考慮選取路徑的穩(wěn)定性;當(dāng)建立路由失敗后,直接退化為廣播泛洪,急劇增大網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。針對(duì)LAR協(xié)議存在的以上不足進(jìn)行優(yōu)化,本文提出改進(jìn)型協(xié)議——LPC-LAR。首先,LPC-LAR協(xié)議在建立路由過(guò)程中通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)行預(yù)測(cè),提高了節(jié)點(diǎn)首次尋路成功的概率;其次,優(yōu)化了請(qǐng)求區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的選取策略,只有位于最優(yōu)候選區(qū)的鄰居節(jié)點(diǎn)才有轉(zhuǎn)發(fā)資格,位于次優(yōu)候選區(qū)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)取決于最優(yōu)候選區(qū),減少了轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)數(shù)量且提高了所建路徑的穩(wěn)定性;最后,避免路由請(qǐng)求直接退化為廣播泛洪,而是重新規(guī)劃新的請(qǐng)求區(qū)域,發(fā)送路由請(qǐng)求分組,完成路由建立。通過(guò)上述三個(gè)方面的優(yōu)化,提高了所建路徑的穩(wěn)定性,減少了廣播泛洪次數(shù)和轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù),從而達(dá)到了降低功耗的目的。為了驗(yàn)證LPC-LAR協(xié)議的性能,在OPNET平臺(tái)上對(duì)LPC-LAR路由協(xié)議進(jìn)行建模仿真,并與LAR協(xié)議進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)在不同的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景下,如節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速率、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模等,對(duì)比控制開(kāi)銷(xiāo)、分組到達(dá)率和端到端時(shí)延等性能參數(shù)。仿真結(jié)果表明,LPC-LAR路由協(xié)議不僅具有更高的分組投遞率,而且具有較低的控制開(kāi)銷(xiāo),與LAR路由協(xié)議相比有一定的性能提升,能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗的目標(biāo)。
【圖文】：

4.2.1 仿真網(wǎng)絡(luò)模型圖 4.1 給出了本次仿真的其中一個(gè)基本網(wǎng)絡(luò)模型。圖4.1 仿真網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)仿真范圍是 10Km*10Km，網(wǎng)絡(luò)中包含有 40 個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)mobility 應(yīng)用模型，場(chǎng)景切換可以通過(guò)菜單 Scenarios Switch To Scenario 選項(xiàng)來(lái)完成。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)是隨機(jī)分布的，運(yùn)動(dòng)軌跡也是隨機(jī)的，移動(dòng)速度為變量，可以進(jìn)行修改。節(jié)點(diǎn)間通信使用的是 IEEE802.11 無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議。為了仿真實(shí)現(xiàn)的方便，地理位置直接使用 X 坐標(biāo)軸和 Y 坐標(biāo)軸來(lái)表示。在仿真網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)方式是由移動(dòng)配置器來(lái)控制的，本文采用了常見(jiàn)的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)模型。在后續(xù)仿真過(guò)程為了進(jìn)

source 模塊、sink 模塊、route 模塊、mac_intf 模塊、802_11_DFC_mac 模塊、port_rx模塊、port_tx 模塊等組成。圖4.2 節(jié)點(diǎn)模型各個(gè)模塊的具體功能：source 模塊是信號(hào)源模塊，，主要用于模擬產(chǎn)生業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包，并投遞給 route 模塊，作為輸入負(fù)載；sink 模塊是用來(lái)處理經(jīng) mac 層、路由層上傳上來(lái)的，要接收處理的數(shù)據(jù)包，最后銷(xiāo)毀等；route 模塊是實(shí)現(xiàn)本文所設(shè)計(jì)的基于位置的低功耗自組網(wǎng)路由算法——LPC-LAR算法，保證分組多跳的傳遞到目的節(jié)點(diǎn)；mac_inf 模塊主要用來(lái)完成節(jié)點(diǎn)路由層地址與 mac 地址的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)一一映射；802_11_DCF_mac 模塊主要是實(shí)現(xiàn) CSMA/CA 協(xié)議，保證多個(gè)節(jié)點(diǎn)可以共享無(wú)線(xiàn)信道；port_tx 模塊是發(fā)信機(jī)模塊，主要作用是把數(shù)據(jù)包發(fā)送到無(wú)線(xiàn)信道中進(jìn)行傳輸；port_rx 模塊是收信機(jī)模塊
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2636688