无线分布式网络中基于能量的路由算法和mac算法研究

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1、北京邮电大学博士学位论文无线分布式网络中基于能量的路由算法和MAC算法研究姓名：刘月阳申请学位级别：博士专业：通信与信息系统指导教师：乐光新20060429北京邮电大学博士学位论文无线分布式刚络中基于能量的路由算法和MAc算法研究无线分布式网络中基于能量的路由算法和MAC算法研究摘要无线分布式网络作为近几年通信领域快速发展的技术，受到越来越多关注，它被认为是能改变未来无线通信模式的一项重要技术。无线分布式网络前身是AdHoc网络，起源于1972年美国国防部支持的分组无线网PRNET。与传统无线蜂窝网不同，无线分布式网络采用分布、自组织的思想来构建网络，打破

2、原有蜂窝网分级的思想，让网络具有更强的灵活性和健壮性。经过多年发展，随着应用场景扩展，最初的PRNET已经演变成为三种类型：AdHoc网络、无线传感器网络和无线Mesh网络，这三种网络一起组成了现在的无线分布式网络。对于无线网络来说，能量是～个重要关键问题。无线分布式网络不可能像蜂窝网中利用基站实现调度，通信过程中会消耗更多能量，因此在电池储能没有很大提升情况下，能量问题就尤为突出。能量问题在不同的无线分布式网络中有不同的表现，造成的影响也是不同的：对于AdHoc网络，能量问题主要集中在网络层；对于无线传感器网络，能量问题涉及网络各个部分；而对无线Mesh

3、网络，则主要是如何延长用户终端的使用时间。本论文研究了无线分布式网络中MAC层和网络层的一些理论和关键技术，主要工作为针对无线传感器网络和无线Mesh网络的基于能量的MAC算法和路由算法。本论文的主要工作涉及以下4个方面：1．无线传感器网络中据聚合算法性能分析。无线传感器网络是能量严格受限的无线网络，它的各层协议都要根据这个要求进行相应的设计。数据聚合是无线传感器网络中一项很重要的技术，被认为是节省传感器节点能量消耗的重要手段。本文提出一种数学模型，利用数学推导分析数据聚合算法与路由算法之问关系以及网络节点密度与数据聚合算法之间关系，证明采用数据聚合算法可

4、以有效减少路由过程中的能量消耗，进行数据聚合时要根据网络范围选择合适的节点密度以最大限度发挥数据聚合算法的性能。2．提出一种新的基于簇状网络结构的能量有效数据路由算法。本文回顾了基于簇状网络结构的路由算法研究成果，提出一种新的基于簇状网无线分布式刚络中基于能量的路由算法和MAc算法研究络结构的数据路由算法EBCA：新算法采用固定簇结构和簇头轮转的方法，联合考虑节点剩余能量和非簇头节点与簇头节点之间的距离，选择最佳节点作为簇头，通过减少广播次数和传输数据能量消耗，最终达到延长网络寿命的目的。3．提出一种新的基于链状网络结构的能量有效数据路由算法。链状结构数据

5、路由算法可以有效降低节点发送数据消耗能量，本文提出一种新的基于链状网络结构的数据路由算法EB．PEGASIS。成链过程中，新算法通过已成链的平均距离获得距离门限，利用距离门限避免“长链”形成，可以保证形成数据链上节点发送数据消耗能量基本一致，避免部分节点因为消耗能量较多而过早死亡，实现网络寿命的延长。4．提出一种无线Mesh网络中能量有效的MAC算法。本文主要对无线Mesh网络中现有主要MAC接入机制802．1l进行详细研究分析，在其基础之上提出一种新的MAC算法EBHMAC，该算法将802．11中的PCF和DCF结合起来，利用PCF的灵活性和DCF有效性

6、，通过自适应调整非竞争周期和竞争周期长度，在节省能量前提下，提高网络数据流量。仿真表明，网络负载适中的情况下，新算法E8HMAC具有更高的数据流量和更好的能量有效性。目前，无线分布式网络作为通信领域的研究热点，存在很多问题和难点。其中，能量问题尤为突出，如何根据无线分布式网络自身特点，设计合适的协议，有效减少网络能量消耗，延长网络和节点寿命，对无线分布式网络发展具有极其重要的意义。关键词：无线分布式网络AdHoc网络无线传感器网络无线Mesh网络能量有效路由算法MAC算法北京邮电大学博上学位论文无线分布式网络中基于能量的路由算法和MAc算法研究RESEAR

7、CHESoNENERGY．BASEDRoUTINGANDMACALGoRITHMIN、MRELESSDISTRIBUTEDNETWoRKABSTRACTRecently，asar印idlydevelopingtechnologyincommunication，wirelessdistributednetworkisbecominghotresearchsubjects．Wirelessdistributednetworkisconsideredasa￡limponanttec王1110109ytochallge如turecommunicationoatte

8、m．TheaIlcestorofwifelessdistribut