Adhoc网络中的分簇算法比较

Ｋｅ ｒ ｓ Ａｄ ｙ ｗｏ ｄ ： Ｈｏ ｎ ｔ ｒ ； ｔｕ ｔ ｃ ｕ ｔ ｒ ｇ ａ ｇ ｒｔｍ ； ｃ ｕ ｔｒ ｏ ｅ； ｔ ｒｓ ｏｄ； ｒ ｓ ｖ ｕ ｔ ｎ ｂ ｅ ｃ ｅｗｏ ｋ ｒ ｓ ； ｌ ｓｅ ｎ ｌｏ ｈ ｉ ｉ ｌ ｓｅ ｎ ｄ ｈ ｅ ｈ ｌ ｔｕ ｔ ｅ ａ ａｉ － ａ ｄ ｌ ｏ ｓ
（ 防灾 科 技 学 院 信 息 技 术 系 ， 北 三 河 ０ ５０ ） 河 ６ ２ １
摘
要 ：提出了一种新 的信任评估分簇算法（ Ｅ Ａ） Ｔ Ｃ 。该 算法能根据有 限的局部信息 自动地 对整个网络
进行分割 ， 从而实现对信任关系的有效管理 。实验与结果分析表明 ：Ｅ Ａ算 法提供 了一种有 效的信任评 ＴＣ 估机制 ， 在成簇通信代价 、 维护开销等性能方面与现有 的典型传统分簇方 法相近 ， 在安全性上有 明显 的 而
Ｌ ｎ，Ｇ ａ ｇ ｐｎ ，Ｆ ＮＧ Ｊ— ｎ，Ｌ ｈ ｎ ，Ｌ ｕ ＩＸｉ ＡＯ Ｆ ｎ — ｉｇ Ｅ ｉ ｉ ｌ ＩＺ ｏ ｇ ＩＪ ｎ （ ｅ ａｔ ｎ ｆ ｎｏｍａ ｏ ｅｈ ｏｏｙ Ｉｓｉ ｔ ｏ ｉ ｓ ｒ ｒｖ ｎ ｏ ｃ ｎｅａ ｄＴ ｃ ｏ ｇ ，ａ ｈ ５０ ， ｈｎ ） Ｄ ｐ ｒｍｅ ｔ ｆｒ ｔ ｎＴ ｃ ｎ ｌｇ ，ｎｔｕｅ ｆ ｓ ｔ ｅｅｔ ｎＳ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｌ ｙ Ｓ ｎ ｅ ６ ２ １ Ｃ ｉａ ｏＩ ｉ ｔ Ｄ ａｅ Ｐ ｉ ｅ ｎ ｏ ０
１２ ２
传感器 与微 系统 （ ｒｎｄｃｒ ｄＭ ｃ ｓｓ ｍ Ｔｃｎ ｌ ｉ ） Ｔａｓｕｅ ｉｒ ｙｔ ｅｈ ｏ ｇ ｓ ｎ ａ ｏ ｅ ｏｅ
２１ ０ ０年 第 ２ ９卷 第 １ ０期
一
种 基 于 Ａ ｃ网络 的信 任 评 估 分 簇 算 法 ｄＨｏ

ｔ ｅ ｃ ｎ ｌ ｓｏ ｆｔ ｅ ｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌ ｎ ｌ ｓ ｓ ｈ ｏ ｃｕ ｉ ｎ ｏ ｈ ｈ ｏ ｅ ｉａ ａ ｙ ｉ． ａ Ｋｅ ｒ ｓ：Ａｄ ｈ ｃ ｎ ｔ ｒ ｙ ｗｏ ｄ — ｏ ｅ ｗｏ ｋ；ｍｉ ｉ ｍ ｏ ｎ ｔｎ ｅ ；ｃｕ ｔ ｒｎ ｌ ｏ ｉ ｍ ｎ ｍｕ ｄ ｍｉ ａ ｉ ｇ ｓ ｔ ｌ ｓ ｅ ｉ ｇ ａｇ ｒ ｈ ｔ
簇 的平衡 度上 都优 于最 小Ｉ 算 法和 最大 节点度 算 法 ， 而验 证 了理论 分析 的结 果 。 Ｄ 从 关键 词 ： ｏ Ａｄｈ ｃ网络 ；最 ｄ 支配集 ； 、 分簇 算 法 ； 中图分 类号 ： Ｐ ９ ． １ Ｔ ３ ３ ０ 文献 标识 码 ： Ａ
Ｐｅｒｏｒ ａｎ ｅ ａ ａｌｓｓ ｏ ｙ ｃ ｇ ｉｈ ｎ Ａｄ ｈ ｅ ｗ ｏ ｋ ｆ ｍ ｃ ｎ ｙ ｉ ｆｔ ｐｉａｌａｌ ｏｒｔ ｍｓ ｉ ｏｃ ｎ ｔ ｒ
ｒ ｈ ｓ Ｔｈ ｎ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｉｙ ａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｒ ｏ ｍ ａ ｃ ａ ｉ ｆｔ ｅ ３ ａ ｇ ｒｔ ｍｓ ｗｅ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ｎ ｏ ｉ ｍ ． ｅ ｈ ｏ ｔ ｌ ｘ ｔ ｎ ｈ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｒ ｔｏ ｏ ｈ ｌ ｏ ｉｈ ｒ ｎ ｌ ｓ ｄ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｒ ｄ， ａｅ
度 、 息复杂 度和性 能比进 行 了详 细的对 比和 分析 ， 着重 讨论 了基 于块 合 并的分 簇 算法 。 消 并 分析 结 果表 明 ， 块 合 并算 法较前 两者好 。 ３种算 法进 行 了计 算机模 拟 ， 拟 结 果表 明 ， 对 模 块合 并算法 在簇 头数 、 网关 平均 负载和
２ Ｉ ｓｉ ｔ ｆＣｏ ．ｎ ｔ ｕ ｅｏ ｍｍｕ ｉａ ｉｎ ｇ ｎ ｅ ｉｇ，ＰＬＡ ｉ．ｏ ｃ．＆ Ｔｅ ｈ． ｔ ｎｃ ｔｏ ｓＥｎ ｉｅ ｒｎ Ｕｎ ｖ ｆＳ ｉ ｃ ，Ｎａ ｊ ｇ ２ ０ ０ ｎｉ １ ０ ７．Ｃｈｎ ） ｎ ｉａ

摘要Ad Hoc网络是近年来发展起来的一种无线移动分组网络，它具有动态变化的拓扑结构，网络中的节点可以任意移动，也可以动态的加入或退出网络。

Ad Hoc网络无任何中心和固定基础设施，网络中各个节点的地位平等，每个节点都具有主机与路由器的双重功能，形成了一个以中间主机节点为中继的多跳的分布式网络结构。

路由技术是Ad Hoc网络的关键技术，也是影响网络整体性能最重要的因素之一。

与单跳的无线网络不同，移动Ad Hoc网络中节点之间是通过多跳数据转发机制进行数据交换，需要路由协议进行分组转发决策。

无线信道变化的不规则性，节点的移动、加入、退出等都会引起网络拓扑结构的动态变化。

路由协议的作用就是在这种环境中，监控网络拓扑结构变化，交换路由信息，定位目的节点位置，产生、维护和选择路由，并根据选择的路由转发数据，提供网络的连通性。

本文首先介绍移动Ad Hoc网络的概念、产生、定义，详细总结了移动Ad Hoc 网络的特点、应用场合和研究热点。

然后对Ad Hoc网络体系结构和信道接入协议进行了介绍。

第三章对Ad Hoc网络的路由协议进行了研究分析，并对DSDV、DSR和AODV协议进行了详细的分析研究。

最后，介绍了Ad Hoc网络的分簇算法，详细说明了AOW算法。

关键词：Ad Hoc，自组织网络，AODV，分簇算法ABSTRACTAd hoc network is a kind of wireless and mobile network developed in recent years. It has a dynamic and variable topology, each node not only can move but can join or exit the network freely. It has no center and fix e d infrastructure distributed multi-hop structure，all nodes have an equal status and act as two roles-router and node itself.Routing technique is the key technique of the Ad Hoc network, but also one of the most important factors affect the performance of the whole network. It is different from single hop wireless network，mobile Ad hoc network nodes intercommunicate according to multi-hops data store-forward，which need the support of routing protocol packet forwarding decisions. The regular change of bandwidth and node motivation，pass in and out will lead to the dynamic changes of network topology. The routing protocols will monitor the changing topology，exchange routing information，locate the position of destination nodes，product, select and maintain routing, According to the selected routing and forwarding data to provide network connectivity.In this paper, first of all, introduces the concept, produce, definition of the MANET, summarizes the characteristics, applications, and research focus of the MANET. And then the Ad Hoc network architecture and the channel access protocol is introduced. In chapter 3, we researches and analysis routing protocol of the Ad Hoc network, and carried out a detailed analysis of the DSDV, DSR and AODV protocol. At last, introduces clustering algorithm of the Ad Hoc network, and detailed description of the AOW algorithm.KEY WORDS：Ad Hoc network, self-organizing network, AODV, clustering algorithm目录第一章绪论 (4)1.1A D H OC网络概述 (4)1.1.1 Ad Hoc网络的产生 (5)1.1.2 Ad Hoc网络的定义 (5)1.1.3 Ad Hoc网络的特点 (6)1.1.4 Ad Hoc网络的应用场合 (8)1.2A D H OC网络研究的主要问题 (9)1.3论文的主要研究内容 (10)第二章体系结构与信道接入 (10)2.1节点结构 (10)2.2网络结构 (11)2.3A D H OC协议栈 (13)2.4A D H OC网络体系结构的跨层设计 (13)2.4.1 设计策略 (13)2.4.2 设计方法 (14)2.4.3 跨层设计的优势与挑战 (15)2.5信道接入协议 (15)2.5.1简介 (15)2.5.2面临的问题 (15)2.5.3协议的分类 (18)第三章路由协议的设计 (19)3.1A D H OC网络路由协议的分类 (20)3.1.1平面式路由协议和分级式路由协议 (20)3.1.2表驱动路由协议和按需路由协议 (20)3.1.3 评价路由协议的标准 (21)3.1.4 各类路由协议之间的性能比较 (21)3.2几种典型的A D H OC网络路由协议 (23)3.2.1 DSDV路由协议 (23)3.2.2 DSR路由协议 (24)3.2.3 AODV路由协议 (27)第四章AD HOC网络的分簇算法 (30)4.1概述 (30)4.2基本概念和目标 (31)4.3A D H OC网络中分簇算法的分类和比较 (32)4.3.1 基于节点ID的分簇算法 (32)4.3.2 最高节点度分簇算法 (33)4.3.3 最低节点移动性分簇算法 (33)4.4自适应按需加权分簇算法（AOW） (33)4.4.1一般介绍 (33)4.4.2 AOW算法的特点和目标 (34)4.4.3算法描述 (35)4.4.4网络初始化和簇维护策略 (36)4.5基于分簇结构的A D H OC网络路由协议 (36)4.5.1 CBRP (37)4.5.2 CEDAR (37)4.5.3 ZHLS (37)总结 (38)致谢 (39)参考文献 (40)第一章绪论1.1 Ad Hoc网络概述Ad Hoc网络是一种特殊的无线移动通信网络。

～ 、
，
Ｉ ，
，
低级
网络规模不受限制， 并且可以通过增加簇的个数或网络的级数
来提 高 网络 的容 量 。在 相 同网 络 规模 的条 件 下 ， 分级 结 构 的路 由和控制 开销 要 比平 面结 构 的 小 ， 且 该 结 构 容 易 实现 移 动 性 并 管理 和 网络 的局 部 同步 。 因此 ， Ａ ｏ 当 ｄｈｃ网络 规模 较 大 并需 要 提 供一定 的服务 质 量保 障时 宜采用 分 级 网络 结 构 。Ａ ｏ 网络 ｄｈｃ 一 频率ｌ ）簇
维普资讯
提供 Ｑ Ｓ ｏ 面临一个挑战是如何预约和分配网络资源 。蜂窝网络中的资源分配比较容易， 因为各个移动终
端 可以 直接 或借 助基 站获 得 对 方 的 带 宽要 求 。如果 Ａ ｏ ｄｈｃ网络 采 用 分 簇 的结 构 ， 可 以采 用 类 似 的方 则 法 。在 每个 簇 内， 头控 制各 个节 点 的业 务 接 入请 求 并 合 理 地分 配 带 宽来 支 持 Ｑ Ｓ 簇 ｏ 。但 是簇 头 不 同于 基 站 ， 没有 特殊 的硬件并 且需 要动 态地 进行 选择 。由于簇 头 承担 的工作 比较 繁重 ， 它 它很 可 能成 为 网络 中的
普通 节点 组成 ， 图 １ 示 。分级 结 构 又 可 以分 为 单 频分 级 和多 频 分 如 所
Ｏ 普通节点
・ 网 ｒ 父
－ 簇 头
— —
骨 干 链 路 普通链路
级两 种 。单 频分 级 网络 中 ， 所有 节点 使 用 同一个 频率 通 信 。簇 头 之 间
的通信需要借助于网关（ 以连接两个或 多个簇 的节点 ） 可 完成 。簇头 和网关 形成 了高 一级 的 网络 ， 称为 虚 拟 骨干 网 。并 且 在 由簇 头 组 成 的 图 １ 单 频分 层 分 布 式 网络 结 构 高级网络中， 又可以再次分簇形成更高一级的网络。在多频率分级网 络 中 ， 图 ２所示 ， 头一 般预 先设 定 ， 同级 采用 不 同 的通 信 频率 。低级 节 点的通 信 范 围较小 ， 高级 节 如 簇 不 而