● 摘要
渐近连通性是无线Ad hoc网络中的一项重要研究内容。所谓渐近连通是指当网络中节点数目趋于无穷时，网络连通的概率为1。网络中节点使用的天线可以分为全向天线和定向天线，定向天线由于其能延长通信距离、提高网络容量等特点被越来越多应用于现实生活。通常认为定向天线的使用可以提高网络连通性能，定向天线网络使用握手机制对连通性能有影响，然而这种影响还没有具体的解析值。因此，本文研究了基于定向天线网络的渐近连通性能，主要包括以下三个方面：（1）在定向天线网络中，根据收发机制可以分为三种不同定向天线网络： DTDR、DTOR、OTDR。本文分别推导和证明不同网络渐近连通所需要的充分和必要条件，求解出关键传输半径，通过关键传输半径我们可以设置相应的传输功率保证整体网络高概率连通。对于相同的发射功率比较不同网络的关键传输半径，若关键传输半径越大则相同规模网络的连通性能越差。本文将求解的关键传输半径进行比较发现，在二维随机模型下定向天线的关键传输半径最大，因此得出：定向天线的使用并不能提高网络的连通性。（2）在定向天线网络中，一些MAC协议握手机制的引入可以提高网络连通性能，但是握手机制对连通性的影响还没有具体的量化分析，对此本文研究了在保证整体网络连通情况下有无握手机制两种不同情形的关键传输半径，探索了握手机制对连通性的影响，得出了具体的解析值。（3）仿真设计了三种定向天线网络场景，通过实验得到不同网络连通概率，对比分析验证定向天线网络的连通性能。最后，本文总结了所做的研究工作，并对未来的工作进行了展望。