基于学习自动机理论与稳定性控制的自适应移动无线Ad Hoc网络分簇策略
移动无线Ad Hoc网络(MANET)是一种自组织、自配置的多跳无线网络.它不依赖于预先存在的基础通信设施或中心管理方式.分簇策略已被证明是一种能够模仿固定通信设施并提高网络可扩展性的有效途径.它能够将网络划分成若干子网并且被广泛地用于网络管理、资源管理、层次路由设计、服务质量改善与网络安全检测.在移动无线Ad Hoc网络中,频繁的节点移动、不佳的节点分布会减少簇的生存时间、降低通信质量并增加通信开销,而这些问题势必会降低簇的稳定性.此外,如何在动态环境下有效地调整分簇结构也是我们需要重点考虑的问题.一种高效的分簇策略应该是自适应的并且能够根据当前的网络环境与节点状态预测自身的分簇行为变化.针对上述问题,该文提出了基于学习自动机理论与稳定性控制的自适应MANET分簇策略(LASCA).文中首先推导出簇的期望生存时间模型与簇的可靠性通信度量模型.在此基础上,该文设计了簇首的稳定性度量模型进行簇首选择.该模型能够保证所选择的簇首节点构成的簇具有较好的生存时间且节点分布产生较小的通信开销,同时具有较高的通信可靠性,即提高了分簇的稳定性.针对以往工作并未考虑如何在动态分簇重构过程中降低簇首选择开销的情况,该文随后利用学习自动机理论构建了分簇行为认知模型,给出了节点簇首选择行为与概率函数的映射关系,并通过感知网络环境反馈对概率函数进行更新,从而有效地调整动态环境下的分簇结构,减少了不必要的簇首选择计算开销.实验结果表明,该文提出的分簇策略在稳定性指标方面有很好的表现,有效地降低了簇首节点与成员节点的更新次数,并在一定程度上降低了通信开销与簇首选择的计算开销.其中,在最大移动速度为10m/s的Random waypoint移动模型中,WCA、FCA、TVCA的簇首节点累积更新次数与该文提出的算法相比平均增多了39.4％、18.0％、20.4％,WCA、FCA、TVCA的成员节点累积更新次数与该文提出的算法相比平均增多了44.7％、7.2％、36.5％.该文提出的算法为后续设计具有分层结构的路由协议提供了良好的拓扑稳态控制机制,同时为后续构建复杂动态网络的行为认知模型提供了一定的理论启示.
移动无线Ad Hoc网络、分簇、学习自动机理论、稳定性度量模型、分簇行为认知模型
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TP311(计算技术、计算机技术)
国家自然科学基金61772386;广东省省级科技计划项目2015B010131007
2018-12-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
共17页
2089-2105
