Ad Hoc网络分簇多播通信中的冲突避免研究

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Ad Hoc网络是一种自组织的无线网络,一般并不需要固定基础设施的支持,由于其良好的健壮性与灵活性,被广泛地应用于灾难救助、环境监测及军事通信等领域。多播作为一种基于组的传输方式,能有效地节省无线信道资源和能量。Ad Hoc网络中当节点采集了大量突发的信息需要传送,以及当每个节点需要必要的软件升级时,多播传输方式便有了发挥自身优势的时候。为了增强网络的可扩展性和实现对节点的无缝覆盖,Ad Hoc网络多播通常与分簇处理过程结合在一起。因为Ad Hoc网络多播的数据都在同一条共享信道上传输,因此冲突避免即避免数据包之间的碰撞是很重要的一个问题。因为数据冲突不仅造成网络传输效率降低,且造成不必要的能量消耗。   本文针对Ad Hoc网络分簇多播通信中的簇间冲突问题,基于TDM传输方式固有的冲突避免和能量有效性,分析了两种时隙调度机制:每时隙单簇传输机制(Single-clusterTransmission per Slot,STS)和采用时隙调度算法的每时隙多簇传输机制(Multi-cluster Transmission per Slot,MTS)。通过将传输调度到不同的时隙,不仅能完全避免簇间干扰,而且簇内节点能在不属于自己的空闲时隙进入休眠状态,有效地减少能量消耗。MTS机制利用时隙调度算法能选择相互之间没有冲突节点的多个簇在一个时隙内同时多播发送,充分利用每一个时隙。然后本文将两种时隙调度机制同传统的冲突重传机制进就网络吞吐率、包传输时延等性能进行了仿真比较。仿真结果显示,STS和MTS机制的吞吐率、包传输时延等性能都要明显地优于传统的冲突重传机制。   为了进一步提高传输效率,本文进一步分析了一种适应簇地理覆盖范围的功率自适应机制。基于分簇后各簇实际的地理覆盖范围,自适应地调整每个簇首的发射功率刚好覆盖到各簇中最远的簇节点。因为网络相同而固定的发射功率值满足最大地理范围簇的覆盖要求,但并不适合于地理范围较小的簇;采用此相同的功率值不仅增加了冲突节点的产生,且造成不必要的能量浪费。在自适应簇首的发射功率后,再在此基础上应用每时隙多簇传输机制(MTS)能进一步提高整个网络的传输效率。仿真结果显示,在功率自适应的情况下,MTS机制的吞吐量、包传输时延等性能有了进一步的提升。
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