第36卷第10期 北京科技大学学报 Vol.36 No.10 2014年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2014 基于随机路径点移动模型的MANET容量及延迟分析 王晓菲”，蔡英2四，范艳芳12 1)北京信息科技大学网络文化与数字传播北京市重点实验室，北京100101 2)中国科学院信息工程研究所信息安全国家重点实验室，北京100093 ☒通信作者，E-mail:ycai@bist.cdu.cn 摘要针对已有移动自组网容量、延迟闭解分析在移动模型方面的局限性，提出了新的概率理论框架，将无记忆的独立同 分布移动模型推广至更为真实的满足特定记忆条件的随机路径点移动模型，解决了局部移动方式带来的一系列复杂概率描 述问题.对多副本两跳中继算法进行了研究，得出该中继模式下基于随机路径点移动模型的移动自组网的容量、延迟上限的 精确闭解表达式.仿真实验结果证明了该概率理论框架的有效性及闭解表达式的准确性. 关键词移动自组网：容量：延迟：闭解表达式 分类号TN929.5 Capacity and delay in MANET under a random waypoint mobility model WANG Xiao fei,CAl Ying,FAN Yan-fang) 1)Beijing Key Laboratory of Internet Culture and Digital Dissemination Research,Beijing Information Science Technology University,Beijing 100101, China 2)State Key Laboratory of Information Security,Institute of Information Engineering,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100093,China Corresponding author,E-mail:ycai@bistu.edu.cn ABSTRACT To overcome the limitation of mobility models for the closed-form analysis of capacity and delay in mobile ad hoc networks,the paper introduces a new probability theoretical framework in order to extend a memory-less independent and identically distributed mobility model to a more realistic random waypoint mobility model with certain memory,which solves a series of complex probabilistic problems caused by the way of local move in the random waypoint mobility model.The two-hop relay algorithm with packet redundancy is also investigated and then the accurate closed-form expressions of capacity and delay are obtained.Simulation results demonstrate the efficiency of the proposed probability theoretical framework and prove the accuracy of the closed-form theoretical expressions. KEY WORDS mobile ad hoc networks;capacity:delay:closed-form expression 移动自组网（mobile ad hoc networks,简称 可为网络协议的优化改进提供依据，因而得到学术 MANETs)是由一群兼具终端及路由功能的可移动 界的广泛关注.Grossglauser和Tse于2002年分析 设备通过无线链路形成的无中心、多跳和临时性的 得到单副本传输模式下移动自组网容量⊙(1)，证 自治系统皿，在目前的通讯领域具有极其重要的地 明与包含n节点的静态无线网的容量O(1/n2)相 位和较为广泛的应用. 比，若节点具备移动性，网络容量将从不可扩展变为 移动自组网容量、延迟的分析一方面可用于评 可扩展 估网络协议的传输性能，另一方面通过相关反馈，也 随后众多学者针对不同移动模型开展了大量研 收稿日期：2013-08-28 基金项目：北京市教委科技发展计划面上项目(KM201311232014)：北京信息科技大学网络文化与数字传播北京市重点实验室开放课题 (ICDD201408):中国科学院信息工程研究所信息安全国家重点实验室开放课题(2014-16) DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.10.018:http://journals.ustb.edu.cn第 36 卷 第 10 期 2014 年 10 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 36 No． 10 Oct． 2014 基于随机路径点移动模型的 MANET 容量及延迟分析 王晓菲1) ，蔡 英1，2) ，范艳芳1，2) 1) 北京信息科技大学网络文化与数字传播北京市重点实验室，北京 100101 2) 中国科学院信息工程研究所信息安全国家重点实验室，北京 100093  通信作者，E-mail: ycai@ bistu． edu． cn 摘 要 针对已有移动自组网容量、延迟闭解分析在移动模型方面的局限性，提出了新的概率理论框架，将无记忆的独立同 分布移动模型推广至更为真实的满足特定记忆条件的随机路径点移动模型，解决了局部移动方式带来的一系列复杂概率描 述问题． 对多副本两跳中继算法进行了研究，得出该中继模式下基于随机路径点移动模型的移动自组网的容量、延迟上限的 精确闭解表达式． 仿真实验结果证明了该概率理论框架的有效性及闭解表达式的准确性． 关键词 移动自组网; 容量; 延迟; 闭解表达式 分类号 TN 929. 5 Capacity and delay in MANET under a random waypoint mobility model WANG Xiao-fei1) ，CAI Ying1，2)  ，FAN Yan-fang1，2) 1) Beijing Key Laboratory of Internet Culture and Digital Dissemination Ｒesearch，Beijing Information Science ＆ Technology University，Beijing 100101， China 2) State Key Laboratory of Information Security，Institute of Information Engineering，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100093，China  Corresponding author，E-mail: ycai@ bistu． edu． cn ABSTＲACT To overcome the limitation of mobility models for the closed-form analysis of capacity and delay in mobile ad hoc networks，the paper introduces a new probability theoretical framework in order to extend a memory-less independent and identically distributed mobility model to a more realistic random waypoint mobility model with certain memory，which solves a series of complex probabilistic problems caused by the way of local move in the random waypoint mobility model． The two-hop relay algorithm with packet redundancy is also investigated and then the accurate closed-form expressions of capacity and delay are obtained． Simulation results demonstrate the efficiency of the proposed probability theoretical framework and prove the accuracy of the closed-form theoretical expressions． KEY WOＲDS mobile ad hoc networks; capacity; delay; closed-form expression 收稿日期: 2013--08--28 基金项目: 北京市教委科技发展计划面上项目( KM201311232014) ; 北京信息科技大学网络文化与数字传播北京市重点实验室开放课题 ( ICDD201408) ; 中国科学院信息工程研究所信息安全国家重点实验室开放课题( 2014--16) DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． 10． 018; http: / /journals． ustb． edu． cn 移 动 自 组 网 ( mobile ad hoc networks，简 称 MANETs) 是由一群兼具终端及路由功能的可移动 设备通过无线链路形成的无中心、多跳和临时性的 自治系统［1］，在目前的通讯领域具有极其重要的地 位和较为广泛的应用． 移动自组网容量、延迟的分析一方面可用于评 估网络协议的传输性能，另一方面通过相关反馈，也 可为网络协议的优化改进提供依据，因而得到学术 界的广泛关注． Grossglauser 和 Tse［2］于2002 年分析 得到单副本传输模式下移动自组网容量 Θ( 1) ，证 明与包含 n 节点的静态无线网的容量 O( 1 / n1 /2 ) 相 比，若节点具备移动性，网络容量将从不可扩展变为 可扩展． 随后众多学者针对不同移动模型开展了大量研