依赖连通度的AdHoc自适应链路补偿算法

刘磊　凌翔　张远

摘要：利用AdHoc节点的连通度，设计基于位置补偿模型，实现对边缘覆盖的AdHoc节点自适应链路补偿，协助完成与其它节点的网络通信。通过仿真实验得出，依赖于连通度的补偿算法比依赖于链路衰减的补偿算法，在等半径的覆盖区域内，链路数据吞吐量增加16%，链路延时下降了14%。

关键词：AdHoc；链路补偿；连通度

中图分类号：TP393.07 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）01-0132-02

1 概述

AdHoc是一种无中心的移动网络，数据交换必然通过多个节点协作完成。网络拓扑的快速变化、信号的遮挡和衰减、传输碰撞以及干扰等不可预知因素造成了AdHoc网络难以维持稳定的链路。AdHoc的链路补偿需要实时地加入其它节点协助通信，但是节点的数量是有限的，并考虑能耗、并发连接度，补偿节点不可能无限制被某个链路持续占用，因此AdHoc的链路补偿就转化为全局优化问题。

AdHoc链路构建算法分为先应式链路和反应式链路[1]：文献[2]根据节点的拓扑，预测自身的移动方向，实时更新加权路由表，属于先应式算法，但路由表的刷新率均在秒级内，AdHoc网络没有充足的资源维持。文献[3]则根据角度变化，针对移动造成的传输盲区，提出通过邻近节点建立临时子网，拓展信号的覆盖范围，实现局部最优，保证优先级较高的链路通信，属于反应式算法，但容易发生网络拥塞。

本文提出依赖于连通度的AdHoc自适应链路补偿算法，设计基于位置的动态补偿模型，对位于覆盖边缘的AdHoc节点实现自适应的链路补偿，提高链路的数据吞吐量的同时，能够降低传输延时。

2 问题描述

节点C向节点A发出链路请求，其中B为中间链路节点。此时，A、B、C之间的通信在信道存在如下冲突的可能：如果A向前移动，导致A、B之间链路中断，由于当前链路还在维持中，A、B、C仍然占用该链路，无法加入其它P2P链路中。在此过程中，A、B会尽可能申请更多的信道资源，再将数据包转储至B节点，而后转发。如果，A位于转发节点A2的覆盖范围内，则利用A2转发。

模型约定初始化时，AdHoc節点的覆盖半径为R，节点连通度。在第次链路请求中，如果A与B的距离满足，则连通度和，反之和。A为数据发送的源节点S，C为数据接收的端节点D，表示链路矢量，如果A1和A2在A的覆盖范围，则A1和A2为A的下游节点，如果A1和A2在B的覆盖范围，则A1和A2为B的上游节点。

3 位置补偿的自适应算法

位置补偿是在估计某个时刻以及某个节点的链路发生中断的情况下，同时未发现替代链路时进行的位置补偿[5]。如图1所示，在原始链路中，先由发送点S请求链路路由，而后S向B发送数据，此时产生的延时被归纳为等待延时和传送延时，表示当前节点接收数据到开始转发给下游节点所需等待的时间，表示一个数据帧由上游节点成功发送给下游节点所产生的时间。时间片分配时间由AdHoc的媒体接入层（MAC）决定，且节点等待时间均不同，对于节点i而言，假定存在个数据帧，且数据帧的大小相同，则存在：

4 仿真实验及结果

本文采用OMNet++4.0构建了AdHoc节点通信和移动的仿真平台，并验证自适应链路补偿算法的有效性。

为了表现节点的移动性，每个节点首先选择上/下通道或者左/右通道，选择的概率服从二项分布。在已选的通道上对前后方向的选择则服从正态分布。而位置上的移动则服从泊松分布，目的是满足排队论模型。

如图2所示，以节点的移动特征为主要参照可以得出：（1）随着节点移动速度的增加，本文算法比链路衰减算法的平均断开次数要小于1；（2）随着节点移动距离的增加，本文算法比链路衰减算法的有效带宽增加了16%；（3）随着节点移动距离和速度的增加，平均链路延时均降低了14%左右。

5 结语

本文利用AdHoc节点的连通度，设计基于位置补偿模型，实现对边缘覆盖的AdHoc节点自适应链路补偿，通过协助下载完成与其它节点的链路通信。通过仿真实验得出，依赖于连通度的补偿算法比依赖于链路衰减的补偿算法，在等半径的覆盖区域内，链路数据吞吐量增加16%，链路延时下降了14%。

参考文献

[1]毛玉明，杨宁，段景山.移动AdHoc网络的一种新的自组织组网和路由算法[J].电子学报，2004，32（12）：161-164.

[2]任智，郭伟.多跳无线网路由协议研究进展[J].电信科学，2003，19（8）：10-16.

[3]刘建航，毕经平，徐鹏.一种提高系统吞吐量的协助下载补偿模型[J].计算机学报，2012（7）：1390-1398.

[4]冯永，妖海龙，张亮.基于M/M/1/K排队模型的低功耗无线通信网络TDMA协议延迟评估及仿真[J].计算机科学，2013（40）：262-264.