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研究生:洪澄瑜
研究生(外文):Cheng-yu Hung
論文名稱:應用模糊理論於隨意式網路中管理者的選派與工作負載分攤機制
論文名稱(外文):Applying the Fuzzy Set Theory to Electing and Workload- sharing Mechanism of the Cluster Manager in Ad Hoc Networks
指導教授:陳榮昌陳榮昌引用關係
指導教授(外文):Rong-chung Chen
學位類別:碩士
校院名稱:朝陽科技大學
系所名稱:資訊管理系碩士班
學門:電算機學門
學類:電算機一般學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:備援管理者工作負載分攤機制模糊法則管理者選派隨意式網路
外文關鍵詞:Workload sharingBackup managerFuzzy inference ruleCluster manager electingMobile ad-hoc network
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隨意式網路(Mobile Ad Hoc Networks;MANETs)是由眾多移動性高的行動設備(Mobile Host;MH)所組合而成,由於網路拓樸呈現動態變化,網路群組不斷的拆解及重組嚴重影響整體網路的效能,所以群組管理者的選派機制變得格外的重要。除此之外,在流量較大的隨意式網路中管理者容易處於負載過重(Overload)的情況,不但會影響其可運轉的生命週期,更容易造成網路壅塞。因此,為了選派出一個優良的管理者及延長它的生存時間來增加網路拓樸的穩定性,本研究提出模糊法則機制(Fuzzy Rule Mechanism;FRM)來改善隨意式網路中管理者的選派並提出工作負載分攤機制以減輕管理者的負載。在研究中,我們導入模糊理論的技術,運用較彈性的方式來衡量管理者的能力與工作負載,並將啟動或停止管理者工作負載分攤機制的時機及管理者與備援管理者的選派問題同時考量,用專家所訂的模糊法則來共同決定系統的狀態,如此既能確保所選的管理者為較穩定的節點,並且能改善管理者負載過重的問題,更能在管理者失效前及時的由備援管理者接手以達到較穩定的網路通訊。
The mobile ad hoc network is combined by numerous of high-mobility moving equipments. For the dynamically changeable topology of mobile ad hoc network, the overall performance is heavily influenced by the cost of frequently reassembling. Thus, the mechanism of cluster manager electing makes more important. In addition, the manager of a cluster in a heavy flow mobile ad hoc network will often be in overloading situation. It will be likely to shorten the lifetime of the manager as well as to cause the network to be congested. So, in this research, a mechanism of cluster manager electing and workload sharing is proposed. The decisions for electing the cluster manager and backup manager are also considered. They are determined by the fuzzy inference rules which are built from the experiences of the experts. Thus, both the stability and the overloading problem of the manager are improved.
目 錄
中文摘要I
AbstractII
致謝III
目錄IV
表目錄VI
圖目錄VII
第一章、緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 3
1.3 研究目的 4
1.4 研究架構 5
第二章、文獻探討 6
2.1 模糊理論(Fuzzy Theory) 6
2.1.1模糊集合(Fuzzy Set)、隸屬函數(Membership Function) 6
2.2 MANETs的特性 9
2.3 網路架構 11
2.4 階層式架構的繞徑原理 12
2.5 分群演算中管理者的選派方法 14
2.6 工作負載 16
第三章、研究方法與架構 18
3.1 管理者的能力指標與工作負載的評估方法 19
3.2 管理者的選派與工作負載分攤機制 22
3.2.1 初始階段 22
3.2.2 一般階段 24
3.2.3 專家所訂的模糊法則 25
3.2.4 管理者替換與工作負載分攤 28
3.2.5 實例說明 31
第四章、實驗結果 35
4.1實驗設計一之結果 37
4.2實驗設計二之結果 40
4.3實驗設計三之結果 41
第五章、結論與未來方向 43
參考文獻44
附錄47

表目錄
表 1 分群演算法的分類 15
表2 MH 對高剩餘電力、低忙碌程度及高剩餘頻寬的隸屬程度 22
表3 不同管理者的工作負載及能力狀態所可能採取的動作 25
表4 評估管理者工作負載和能力狀態的問卷 26
表5 專家知識統計表 27
表6 剩餘電力、忙碌程度、剩餘頻寬對應模糊法則的可應用度 33
表7 NS-2 亂數產生網路節點之參數表 35

圖目錄
圖1、隨意式網路的架構圖 2
圖2、管理者負載過重的示意圖 4
圖3、MAMDANI 的MIN-MAX模糊推理法 8
圖4、平面式網路架構圖 11
圖5、階層式網路架構圖 12
圖6、三階層式(3-LEVEL)的分群範例 13
圖7、剩餘電力的模糊切割(P) 19
圖8、CPU 忙碌程度的模糊切割(B) 20
圖9、剩餘頻寬的模糊切割(C) 20
圖10、網路初始階段管理者選派示意圖 23
圖11、網路初始階段的管理者選派流程圖 24
圖12、一般階段管理者選派及工作負載分攤機制的流程圖 29
圖13、管理者的工作負載分攤示意圖 30
圖14、剩餘電力的模糊切割(P) 32
圖15、CPU 忙碌程度的模糊切割(B) 32
圖16、剩餘頻寬的模糊切割(C) 32
圖17、管理者的平均剩餘電力、CPU 忙碌程度、剩餘頻寬 38
圖18、FRM 與WCA 管理者選派的次數分配圖 39
圖19、FRM 與WCA 管理者選派的次數分配圖 39
圖20、FRM 與WCA 管理者選派的次數分配圖 40
圖21、工作負載分攤機制管理者的平均剩餘電力 41
圖22、替換機制管理者的剩餘電力 42
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