Ad Hoc网络能量感知路由协议的研究

论文摘要

Ad Hoc网络是指由若干带有无线收发信机的节点构成的一个无中心的、多跳的、自组织的对等式通信网络,它可以不依赖已存在的网络基础设施而快速展开,自适应组网,各节点可以自由地进入和离开网络且不会导致整个网络陷入瘫痪。移动Ad Hoc网络的研究重点之一是路由协议。Ad Hoc网络中的各个节点在充当终端发送和接收信息的同时,还作为路由中继节点转发信息。由于移动Ad Hoc网络的特点,路由的选择会直接影响分组投递率,端到端时延,节点能量消耗等参数。在移动Ad Hoc网络中,多数终端节点都是采用有限电源模式,一旦能量耗尽就无法工作,进而导致整个网络无法正常运行。然而,在一些节点能量耗尽的时候,其它节点还有过多剩余能量,这就造成了Ad Hoc网络的能耗不公平性。因此,在路由选择过程中,如何均衡节点间的负载与能耗、改善网络的公平性,就成为了一个重要的问题。本文对Ad Hoc网络路由协议进行了深入研究,设计了一种基于能量感知的分级EALD（Energy-Aware and Level-Distribution）路由协议。该协议在传统AODV路由协议的基础上做出了两点改进:一是对路由发现过程的优化,通过设置延时函数,将节点与链路的能量信息引入了路由选择的度量（metric）;二是对低能量节点的保护,在节点的剩余能量低于某一阈值时,使其仅能作为信息的发送端或接收端,而不会提供路由中继服务。本文使用NS2网络仿真工具对EALD路由协议进行了仿真,并与传统AODV路由协议进行了比较。仿真结果表明,EALD路由协议通过对路由发现过程的优化以及对低能量节点的保护,均衡了网络中的负载与能耗,延长了网络生存时间,减少了因为节点死亡而带来的网络拥塞。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 本课题研究的目的和意义
• 1.3 相关技术发展现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 Ad Hoc网络技术概述
• 2.1 Ad Hoc 网络概念
• 2.2 Ad Hoc 网络特点
• 2.3 Ad Hoc 网络体系结构
• 2.4 Ad Hoc 网络应用领域
• 2.5 本章小结
• 第3章 Ad Hoc网络路由协议
• 3.1 表驱动和按需驱动路由协议
• 3.1.1 表驱动型路由协议
• 3.1.2 按需驱动型路由协议
• 3.1.3 混合型路由协议
• 3.1.4 在本课题中的应用
• 3.2 基于能量感知的路由协议
• 3.2.1 基于最小总传输能耗的路由协议
• 3.2.2 基于最大化网络生存时间的路由协议
• 3.2.3 在本课题中的应用
• 3.3 本章小结
• 第4章 EALD路由协议的设计与实现
• 4.1 设计思想
• 4.2 能量等级设计
• 4.3 EALD 转发策略
• 4.3.1 Normal 级别转发策略
• 4.3.2 Warning 级别转发策略
• 4.3.3 Danger 级别保护策略
• 4.4 延时函数设计
• 4.4.1 RREQ 报文格式
• 4.4.2 延时函数定义
• 4.4.3 Forward 函数实现
• 4.5 路由维护操作
• 4.5.1 基于链路断裂的维护操作
• 4.5.2 基于能量感知的维护操作
• 4.6 本章小结
• 第5章 EALD路由协议的仿真与分析
• 5.1 仿真平台简介
• 5.2 仿真模型建立
• 5.2.1 仿真方案
• 5.2.2 性能指标
• 5.2.3 参数设置
• 5.3 仿真结果分析
• 5.3.1 第一组仿真结果分析
• 5.3.2 第二组仿真结果分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢