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移动无线Mesh网络是为满足战场通信、灾难救援等特殊应用领域而提出来的一种新型无线网络,它具有高速率、高容量、自组织、强健壮等特点。在一些特殊的应用环境,如战场的协同作战或应急救援中,网络的连通性是首先要考虑的问题,只有在满足连通性需求的情况下网络才能进行可靠的数据传输。进行合理的拓扑控制设计是实现网络连通性需求的基本途径,本文从网络中的节点移动特性出发,对基于平滑移动模型及连通支配集理论的移动无线Mesh网络的拓扑控制算法进行了研究。 首先,介绍了无线Mesh网络拓扑控制算法的研究背景和意义,分析了目前拓扑控制算法在国内外的研究现状并总结了其存在的问题。描述了移动无线Mesh网络的特点及拓扑控制的设计目标,对现有维持网络连通性的拓扑控制算法做了相关研究。同时介绍了解决节点移动特性的平滑移动模型及进行网络容错设计的连通支配集理论。 其次,根据节点移动特性,设计了基于平滑移动模型的k连通网络拓扑控制算法KCSM:该方法采用k连通网络的思想来构建网络拓扑结构。基于平滑移动模型,结合邻居节点的接收信号强度指示(RSSI),实现了对k连通网络在移动环境中邻居节点集的动态更新,使网络在移动的环境下能够一直维持k点连通的拓扑结构来保证网络的连通性。同时,在完全满足k连通的条件下,对节点的发射功率进行了优化,降低了功耗。 再次,针对不能满足构建k点连通网络拓扑结构的特殊环境,因节点失效而引起的网络连通性问题,设计了基于连通支配集的网络容错拓扑控制算法 FTCDS,基于连通支配集理论,着重对网络中存在割点失效的情况进行了研究。采用线性规划的思想确立替补的移动节点及同步移动的方式对失效的节点进行维护,解决了移动无线Mesh网络中因节点失效而引起的通信中断问题。 最后,在NS2平台上进行了相关的仿真实验,对KCSM算法和FTCDS算法进行仿真与性能评价。实验表明:KCSM算法能够在移动过程中保持稳定的网络拓扑结构,保证了网络的连通性。且降低了网络的平均传输功率消耗,通过不同k值的设定有效地提升移动网络的吞吐性能。FTCDS算法针对移动网络中节点失效的情况,能够选取最优的替补节点对网络进行容错控制,通过节点的移动,有效地改善了网络的连通性能。