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在Ad Hoc网络中,广播被广泛的使用于地址解析、路由发现和许多其他的网络服务中。多种Ad Hoc网络路由协议(如AODV、OLSR、ODMDP等)使用广播进行路由选择并在网络节点之间更新路由信息,因此一个高效的广播算法将直接对Ad Hoc网络通讯协议栈的性能产生影响。Ad Hoc网络中的广播采用一种简单的泛洪算法,保证消息被尽可能多的移动节点收到。但是,简单的泛洪算法可能会造成过多的重播,引发广播风暴,导致整个网络吞吐量的下降,并加剧网络中有限资源的消耗。
现有的广播算法可以可以两大类:非确定性算法和确定性算法。非确定性算法,虽然可以很好的限制广播冗余,但覆盖率较低。由于Ad Hoc本身具有不可靠和移动性的特点,因此本文从网络节点覆盖率着手,决定选用确定性算法进行研究。在综合的考虑了各种确定性算法的优缺点后,本文选用确定性算法中的基于自裁剪的CDS构造算法作为研究的基础。本文对已有的各种基于自裁剪的CDS构造算法即PCDS(Self-Pruning based on CDS)算法进行了简要的分析后发现目前这些算法中普遍存在计算复杂度较高、通信开销大和网络中CDS闭合环路上的冗余节点无法有效去除的问题。
通过加入节点度数,节点编号等参数对已有的PCDS算法进行改进,提出一种改进型基于自裁剪的CDS构造算法即IPCDS(Improved Self-Pruning based onCDS)算法。IPCDS算法可以解决现有算法中存在的计算复杂度高、通信开销大和闭合环上冗余节点多的问题,使之可以适用于节点密度比较大网络环境中。IPCDS算法的主要思路是通过对已裁剪过的粗略的CDS中节点的度和编号等参数的一系列对比去除已有的粗略的CDS上的冗余节点来构造精简的CDS。
本文详细阐述了IPCDS算法的工作原理、步骤、规则并对IPCDS算法的可靠性、正确性以及计算复杂度进行了证明。通过一系列的证明,我们可以得到结论,IPCDS算法具有在Ad Hoc网络中使用的可行性。
最后,为了验证IPCDS算法的性能,我们通过仿真将改进算法与原算法进行性能对比:两个算法在不同网络节点密度和不同节点最大移动速度的场景下,分别对广播包的到达率、转发节点数和网络开销进行了仿真比较,以验证IPCDS算法的可靠性和有效性。