Ad hoc网络管理体系结构及资源管理和服务管理的研究

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近年来,随着网络技术和无线通信技术的飞速发展,移动Adhoc网络——MANET(MobileAdhocNetwork)正逐渐成为无线网络研究领域的热点。在网络建设中,网络管理是保证网络高效和可靠工作所必不可少的。Adhoc网络的移动性和组网的便利性使其非常适用于需要紧急部署通信网络的环境。随着Adhoc网络应用的不断扩展,其规模和应用范围急剧扩大,网络所承担的任务种类愈来愈多,如何成功地对Adhoc网络进行管理和控制,提高网络的性能和服务质量,保证信息的安全和可靠传输,已成为一项亟待解决的任务。在某些应用场合,例如机载、车载和舰载等军用网络,它们连接的通常是关键的任务系统,不能因网络的单点故障甚至多点故障而造成通信中断,因而研究Adhoc网络的管理技术具有重要意义。 Adhoc网络独有的网络特性给网络管理技术带来了新的挑战。现阶段,移动Adhoc网络的管理研究处于起步阶段,主要有Adhoc网络管理协议ANMP、无线Adhoc网络的资源管理以及基于政策的管理等,但有待深入研究。本文首先对移动Adhoc网络进行了分析研究,包括网络管理体系结构、MAC层协议、路由协议、网络节点的能源问题,以及QoS保证、网络的安全控制等方面。 在对移动Adhoc网络进行分析的基础上,根据MANET网络管理特点,本文提出了一种MANET网络管理体系结构,从组织模型,通信模型,信息模型和功能模型等方面对该结构进行了描述,并从网络管理的角度,分析了几种典型的MANET成簇算法以及选择算法应遵循的原则。提出了基于MIB的分簇拓扑控制框架MCTC,详细描述了簇间拓扑控制算法,并对算法的时间复杂度进行了分析。本文采用SNMPv3作为MANET的网络管理协议的基础,对SNMPv3MIB进行了扩展,增加了ManetManagement组,以支持性能管理、拓扑管理及通告等功能。 从资源管理在移动Adhoc网络中的重要性出发,本文提出了一种分层式资源管理模型,该模型包括信息层、调度层和服务层,用来实现资源管理中的不同功能。在该模型中选择XML来描述Adhoc网络资源的定义,并通过实例说明了MANET资源描述过程。为实现资源的有效管理,本文提出了一种基于RA(资源摘要)的资源查询和预留的机制,设计了一种资源查询与预留程序流程并且给出了资源摘要实例。在分析Adhoc网络资源调度问题的基础上,设计了一个资源调度模型,基于此调度模型可以实现资源申请、分析、检索、协调执行的一体化管理,同时给出了一种以资源应用服务为主、兼顾资源预留服务的资源调度优化算法。 在网络管理领域,对服务管理的研究是一个崭新的内容,包括服务发现、对服务的描述和服务调度等内容。本文针对移动Adhoc网络的特点分析了现有服务发现模式,提出了一种用于移动Adhoc网络的分簇结构服务发现机制,并采用DAML+OIL作为服务描述方式。考虑到移动Adhoc网络中不同的应用有着不同的重要级别,本文提出了基于优先级和两步资源预约的服务调度和QoS分配模式,依据服务优先级和服务对资源的实际需求来动态分配资源,依据服务所请求的QoS级别和资源情况来确定合适的端到端QoS级别,保证资源的充分利用。该算法考虑了资源的抢占和两步方式的资源预约,因而具有较高的预约成功率和资源利用率。
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