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Ad Hoc网络是一种特殊的无线通信网络。由于网络中的节点地位平等,每个节点既可以作为发送或接收终端,也可以作为中继转发节点,因此该网络技术可以满足一些特殊场合的需求,如军事通信,自然灾害中的营救,偏远地区或临时场合的通信等。认知无线电(Cogrutive Radio,CR)能够感知无线通信环境,根据一定的学习和决策算法,实时自适应地改变系统工作参数,动态地检测和有效地利用空闲频谱,提高频谱利用率。在Ad Hoc网络中引入CR技术,网络节点能够获得对频谱的感知和学习能力,并自主地选择空闲频谱进行通信,从而提高网络的吞吐量,改善网络性能。
本文首先研究了Ad Hoc网络中所需要解决的隐藏终端和暴露终端问题,并在此基础上分析了Ad Hoc网络的信道接入机制,以及隐藏和暴露终端问题的解决方法。接着本文研究了Ad Hoc网络中三种典型路由协议的优缺点,各自适用的网络环境,并仿真分析了影响三种路由协议性能的主要因素。信道接入机制和路由选择算法是Ad Hoc网络的两种关键技术,也是实现动态频谱分配的基础,在多信道Ad Hoc网络中如何实现多信道的动态选择,如何将信道分配同路由选择结合在一起以获得更好的网络性能,是本文研究的重点。在分析比较了国内外对多信道路由协议研究成果的基础上,本文提出了两种支持动态频谱分配的路由选择算法,OLCH-AODV和OLCH-DSDV。其中OLCH-AODV路由算法是在路由发现的过程中,通过路由分组携带可用信道信息,并在选路的同时尽量避免信道切换来实现信道分配。OLCH-DSDV路由算法要求网络节点在路由更新分组中携带可用信道信息,源节点通过综合考虑每一跳的可用信道集合,选择一条需要最少信道切换的路由。两种算法的最大优点是减少了节点在通信过程中的信道切换,仿真结果表明两种算法在提高了系统吞吐量的同时有效降低了网络的平均时延。