自组织救护网生存性优化方法设计

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当发生自然灾害、战争时,基础设施遭到严重破环,需要快速、灵活地建立一张临时的通信网用于交互信息,即:自组织救护网。自组织救护网是一种Ad Hoc网络。然而,已有的,成熟的Ad Hoc网络路由协议(如AODV,DSDV)只关注如何提高网络的带宽利用率、吞吐量,降低端到端平均延迟,没有考虑节点能量受限的特点。使用这些算法会造成网络中的某些节点因始终为其它节点转发数据,能耗巨大而过早地退出网络,从而,影响了网络生存时间。这对于抢险救灾的顺利实施非常不利。为了优化网络的生存时间,本文提出了新的路由算法——按需剩余电量比路由算法(AORE)。该算法改进了AODV路由算法的路由发现过程。使用新的路由选择标准——路由剩余电量比,代替AODV使用的距离矢量,使得新发现的路由可以避开那些电量消耗快的节点。但是,通过分析发现,仅仅改进路由算法不能大幅延长网络的生存时间。为此,引进了博弈论。本文建立了符合自组织救护网要求的展开型二人零和博弈模型,并且在理论上证明了该博弈模型存在纳什平衡点。同时,解决了由于节点的自私性而产生的两个新问题:“死锁”问题,空闲节点拒绝转发问题。根据建立的博弈模型,本文提出了中间节点判断法(AORE-G)。AODV路由算法假定节点接收到数据转发请求时将“无条件”转发。而AORE-G算法假定网络中的节点是理智的,节点根据自身利益决定是否为网络中的其它节点转发数据。当条件不符合时,拒绝转发,并通知源节点启动AORE路由发现过程寻找新的路由。从而使得节点的能耗更加平衡,延长了网络生存时间。
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