基于模糊控制的ad+hoc网络分簇策略研究

《基于模糊控制的ad+hoc网络分簇策略研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第二章AdHoc网络体系结构Hoo网络体系结构2．1AdHoc网络概述AdHoc网络是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的一个多跳的临时性自治系统，可以独立工作，也可以接入Internet或蜂窝无线网络。在后一种情况中，AdHoc网络通常都是以末端子网的形式接入现有网络。考虑到带宽和功率的限制，AdHoc网络一般不适于作为中间承载网络，不允许其他信息穿越本网络，从而大大减少了与现有Intemet互操作的路由开销。在AdHoc网络中每个节点不仅能移动，而且都兼有路由器和主机的双重功能。一方面，节点作为主机运行各种面向用户的终端应用程

2、序；另一方面，节点作为路由器需要运行相关的路由协议，根据路由策略和路由表完成数据的转发和路由维护工作。在部分通信网络遭到破坏后，这种分布式控制和无中心的网络结构能维持剩余的通信能力，具有很强的鲁棒性和抗毁性。作为一种无中心分布式控制网络，AdHoc网络是一种自治的无线多跳网络，整个网络没有固定的基础设施，可以在不利或者不便利用现有网络基础设施的情况下，提供一种通信支持环境，拓宽了移动网络的应用场合。AdHoc网络中没有固定的路由器，所有节点都是移动的，并且都能以任意方式动态地保持与其他节点地联系。在这种坏境中，由于节点的无线覆盖范围

3、有限性，两个无法直接进行通信的节点可以借助其他节点进行分组转发。每个节点都可以况是一个路由器，它们要能完成发现和维持到其他节点的路由功能。AdHoc网络中的信息流采用分组数据格式，传输采用包交换机制，基于TCP／IP协议族。若干个移动终端组成一个独立的IP网络，与固定的互联网并行，需要时也可与固定的互联网互联。根据底层采用的无线通信技术而有所不同，快的可在数秒钟内完成，慢的也可在几个小时内完成，有效通信距离通常在30公里～50公里范围之内。2．2AdHoc网络的网络拓扑AdHoc网络一般有两种结构：平面结构和分级结构。平面结构(拓扑

4、图)如图2．1所示，其中所有节点在网络控制、路由选择和流量管理上都是平等的，所以又可以称为对等式结构。平面结构的网络比较简单，网络中所有节点完全对等，原则上不存在能量和传输瓶颈，所以比较健壮。源节点和目的节点之间一般存在多条路径，可以较好地实现负载平衡和选择最优化路由口引。此外，平面结构中节点的覆盖范围较小，相对较青岛大学硕士学位论文安全。它的缺点是可扩充性差，每一个节点都需要知道到达其它所有节点的路由。维护这些动态变化的路由信息需要大量的控制消息。在节点数目很多，特别是在节点大量移动的情况下，平面结构网络很难实施有效的网络管理和控

5、制。文献n43认为，当平面结构网络的规模增大到某个程度时，所有的带宽都可能会被路由协议消耗掉。因此平面结构只适用于中小规模的AdHoc网络。图2．1平面结构＼lIJ

6、，在分级结构瞳列中，网络被划分为簇(Cluster)。每个簇由一个簇头(Cluster-header)和多个簇成员(Clustermember)组成。这些簇头形成了高一级的网络。在高一级网络中，又可以分簇，再次形成更高一级的网络，直至最高级。在分级结构中，簇头负责在簇内维护所有簇成员信息和链路状况信息，与相邻簇进行数据的转发，它可以预先指定，也可以由节点使用算法选举产生

7、。’根据不同的硬件配置，分级结构的网络又可以被分为单频率分级和多频率分级两种。信道的区分可采用各种多址技术，如FDMA、TDMA、CDMA等。单频分级网络如图2．2所示，其中所有节点使用同一个频率通信。为了实现簇头之间的通信，要有网关节点(同时属于两个簇的节点)的支持。簇头和网关形成了高一级的网络，成为虚拟骨干网。6第二章AdHoc网络体系结构，一、(、一二)簇■簇头●簇成员▲网关图2．2单频分级结构多频分级网络如图2．3所示，不同级采用不同的通信频率。低级节点的通信范围较小，而高级节点要覆盖较大的范围。高级节点同时处于多个级中，有

8、多个频率，用不同的频率实现不同级的通信。在图2．3所示的两级网络中，簇头节点有两个频率。频率1用于簇头与簇成员的通信，而频率2用于簇头之间的通信。分级网络的每个节点都可以成为簇头，所以需要适当的簇头选举算法，算法要能根据网络拓扑的变化重新分簇。——频率1——频率2(、)簇●簇头·簇成员图2．3多频分级结构7高级低级青岛大学硕士学位论文在分级结构的网络中，主要有如下的优点H¨。①簇成员的功能比较简单，不需要维护复杂的路由信息，这大大减少了网络中路由控制信息的数量。②具有很好的可扩充性，网络规模不受限制。可以简单地通过增加簇的个数和网络

9、的级数来增加网络的规模。③簇头节点可以随时选举产生，分级结构也具有很强的抗毁性。假设一个簇中的平均节点数为N，网络分级数为M，那么，网络中的总节点数为NM。使用平面状态路由，节点需要维护0州M)条纪录，而使用分级路由，节点最多只需要维