认知移动自组织网络拓扑管理分析

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1、重庆大学硕士学位论文1绪论合频谱选择、功率控制和路由建立的新方法；文献[16][17]提出了基于博弈论来进行动态资源共享的方法。1.3研究内容及拟解决的问题作为国家自然科学基金项目《认知网格网拓扑管理、MAC协议和资源动态分配策略研究》和重庆市自然科学基金重点项目《多用户协同通信网络关键技术研究》中拟研究的关键技术之一，本文主要应用图论和算法分析的相关理论，对融合认知无线技术的MANET网络中拓扑管理进行研究，特别是针对如何建立高效稳定的管理和转发平面问题进行重点研究。主要内容及拟解决的问题包括：1）研究无线自组织网络的理论基础和体系结构，分析拓扑管理在无线自组织网络中

2、的重要作用；2）分析和比较目前常见的网络分簇算法的性能和特点。分簇的核心思想是优化网络资源的管理，同时也为路由服务；3）研究构建认知移动自组网虚拟骨干网的方法，利用虚拟骨干网的支配功能，避免平面结构网络在数据交换时泛洪法造成的大量重复消息，从而有效提高带宽资源的效率。无线通信带来的便捷是支撑了终端用户的移动需求，但是终端的移动性又带来了新的挑战，如不可知的信道资源和快变的节点间的连通状态等。因此，以对等网络为基础，建立一种类似于虚拟骨干网络的动态管理机制用以提升MANET网络的资源分配、安全认证等管理功能是解决此类问题的一个重要手段。同时，在无线自组织网络中融入认知无线

3、电功能模块，借助其对主用户的感知能力，共享“频谱空洞”，提升系统带宽。这种网络构建理念，可以有效提升传统自组织网络的性能。论文的主要创新点包括：1）以认知无线的MANET网络架构为基础，针对无线网络高移动性的特点，引入相对运动的概念，提出了一种基于链路可用性的网络分簇算法，选取运动较为稳定的节点成为簇头，使网络的稳定性有所增强；2）针对融合认知无线的MANET网络，提出了一种基于感知经验分区构建虚拟骨干网的新算法。利用拓扑管理减少对主用户的影响，通过对干扰区内的节点进行再次权值比较，优化了簇首的选择；通过对冗余网关进行甄选，简化了拓扑结构。新方法兼顾了拓扑稳定性的要求，

4、降低了主用户对共享用户链路造成的影响。4重庆大学硕士学位论文1绪论1.4论文章节安排第一章：结合课题的研究背景以及国内外研究现状分析，阐述了本文的主要研究内容；第二章：分析了移动自组织网络中典型的分簇算法和自组织网络中虚拟骨干网的建立方法；第三章：将认知无线电融合移动自组织网络，构建认知移动自组网架构，给出频谱管理框架，分析主用户感知技术、定位技术以及频谱移动管理功能。第四章：针对认知移动自组织网络，提出利用认知节点的频谱感知与定位功能，建立基于主用户工作状态的空间、时间信息与链路稳定性信息的虚拟骨干网生成算法。第五章：总结全文的研究工作，对未来研究方向进行阐述。5重庆

5、大学硕士学位论文2移动无线自组网分簇与骨干网建立2移动无线自组网分簇与骨干网建立移动无线自组网（MobileAdhocWirelessNetworks:MANET）是一种小范围部署、无固定基础设施的无线通信系统。MANET网络具有灵活部署、快速机动等优点，但也存在带宽和成员电池能量有限、拓扑变化快、可扩展性和安全性差等不足。由于节点发射功率的限制，通信双方往往不在通信范围内，这就需要其它无线节点进行中转，使得无线AdHoc网络具有多跳的网络拓扑结构。另外，整个无线网络的拓扑连通性将随着节点移动、节点或链路失效、节点入网和退网而变化，这种变化使得网络管理面临严重挑战。2.

6、1MANET网络管理网络管理的目的就是控制一个复杂的计算机通信网络，使其具有高效、可靠的运行能力。网络管理过程通常包括数据收集、数据处理、数据分析和网管动作。根据信息收集和通信方式的不同，网络管理的体系结构大致可划分为集中、全分布和分层三种模式[18]。由于分布式无线网络的共享信道模式可能造成过高的碰撞概率和过低的信道复用能力，为此，借鉴蜂窝移动通信中分区资源分配和接入控制的思想，在网络节点数目较多时，对网络进行分簇，采用基于簇的分簇分布式管理模式能克服上述不足。分簇分布式管理体系结构如图2.1所示，分为管理者（Manager）、簇首（ClusterHead）和代理（A

7、gent）三级，最底层是代理，每个代理管理所在节点及周边链路；多个代理形成一个簇并由簇首管理；簇首则由网络管理者管理。图2.1自组织网络管理体系结构Fig.2.1adhocnetworkmanagementarchitecture分层式管理结构包括簇（Cluster）的建立和维护两个方面。簇的结构是动态的，随着节点移动，簇内节点的数量和组成在不断变化，簇维护算法负责对簇进行更新。为了6重庆大学硕士学位论文2移动无线自组网分簇与骨干网建立有效的实现管理，簇的划分和簇的维护至关重要。簇的建立应考虑以下事项：1）无线MANET网络中的节点可能是