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基于按需算法的Ad hoc网络路由协议研究与改进

2020-12-07阅读(681)

基于按需算法的Ad hoc网络路由协议研究与改进

论文摘要

移动Ad hoc网络是由一组带无线收发装置的移动终端所组成的一个多跳、临时的自治系统。由于它不依赖固定的基础通信设施,没有中心控制节点,抗毁性强,故被广泛用于紧急事件、军事、民用以及多媒体应用等广泛领域。移动Ad hoc网络已经从无线通信领域中的一个分支逐渐发展到相对独立的领域,并日益受到通信业界的重视。由于移动Ad hoc网络的自组织、动态拓扑以及无线接入等特性,使得传统路由协议在该环境下已无法有效适用。因此,该网络环境中的路由协议就成为Ad hoc网络研究的一个主要课题和研究热点。本文首先介绍了Ad hoc网络的研究背景,包括其网络架构、技术特点、研究现状和发展等方面。分析了现有Ad hoc网络的路由协议,对不同协议的内容、特点和优缺点进行了分析和比较。其中,AODV作为一种典型的按需反应式路由协议,并作为本课题的研究对象,文中对其工作原理进行了详细阐述和剖析。鉴于AODV协议活动路径稳定性较差,且在路由中断时需要重复路由发现以致效率较低,且缺乏安全机制等局限性,本文提出了该协议的改进性方案IAODV(Improved AODV)。该设计引入了基于路径综合稳定度的发现机制和多路径冗余机制,优化了协议的拥塞控制、本地恢复、邻居维护等环节,对协议的路由发现,路由响应及路由维护各个阶段进行了不同程度的改进,从而提高了协议的工作效率,增强了协议的可行性和扩展性。此外,在IAODV改进协议基础上,进一步提出了该协议的安全性解决方案,通过采用对称密钥协商交换和公钥认证的方式,在兼顾性能资源的同时保证了Ad hoc网络的路由安全。本文采用目前流行的仿真平台NS2,描述了增新IAODV路由协议在此仿真平台中实现的具体流程和方法。通过报文投递率、端到端平均时延、路由控制开销等参数对AODV路由协议和改进型IAODV路由协议进行了性能分析和比较,验证了IAODV协议算法的综合性能优于原AODV协议。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 论文研究的背景和意义
  • 1.2 论文的目的和主要任务
  • 1.3 论文的结构安排
  • 第二章 Ad hoc 网络简介
  • 2.1 Ad hoc 网络的发展历史
  • 2.2 Ad hoc 网络的网络架构
  • 2.3 Ad hoc 网络的技术特点
  • 2.4 Ad hoc 的OSI 分层模型与各层研究热点
  • 2.4.1 Ad hoc 物理层
  • 2.4.2 Ad hoc 数据链路层
  • 2.4.3 Ad hoc 网络层
  • 2.4.4 Ad hoc 传输层
  • 2.4.5 Ad hoc 应用层
  • 2.5 国内外研究现状及难点问题
  • 2.5.1 路由协议开发问题
  • 2.5.2 服务质量QoS 问题
  • 2.5.3 媒体接入控制MAC 协议
  • 2.5.4 能量消费问题
  • 2.6 本章总结
  • 第三章 AODV 按需路由协议的分析研究
  • 3.1 Ad hoc 网络路由协议的介绍
  • 3.1.1 Ad hoc 路由协议的分类
  • 3.1.2 Ad hoc 网络路由协议的特殊性
  • 3.1.3 Ad hoc 网络对路由协议的要求
  • 3.1.4 Ad hoc 路由协议研究的一些不足
  • 3.1.5 Ad hoc 网络路由协议的安全性
  • 3.2 AODV 按需路由协议的工作原理
  • 3.2.1 按需距离矢量路由协议（AODV）简介
  • 3.2.2 AODV 协议的路由请求
  • 3.2.3 AODV 协议的路由响应
  • 3.2.4 AODV 协议的路由维护
  • 3.2.5 AODV 协议中节点重启动过程
  • 3.3 AODV 协议的研究现状
  • 3.3.1 组播路由
  • 3.3.2 选播路由
  • 3.3.3 对IPv6 的支持
  • 3.4 AODV 路由协议的分析与研究
  • 3.4.1 表驱动和按需路由协议的比较
  • 3.4.2 AODV 与其他按需路由协议的比较
  • 3.4.3 AODV 协议的优点
  • 3.4.4 AODV 协议的不足
  • 3.5 本章总结
  • 第四章 基于综合稳定和路径冗余的 IAODV 协议设计
  • 4.1 IAODV 协议的框架结构
  • 4.1.1 协议设计的目标
  • 4.1.2 协议设计的前提和假设
  • 4.1.3 IAODV 协议的环境模型
  • 4.2 IAODV 协议的设计思想
  • 4.2.1 协议的设计思想和出发点
  • 4.2.2 术语和指标定义
  • 4.3 IAODV 的协议设计——路由请求阶段
  • 4.3.1 源节点发送路由请求RREQ 报文
  • 4.3.2 中间节点处理RREQ 请求报文
  • 4.4 IAODV 的协议设计——路由响应阶段
  • 4.4.1 路由等待状态
  • 4.4.2 路由应答状态
  • 4.4.3 路由发现与响应过程实例
  • 4.5 IAODV 的协议设计——路由维护阶段
  • 4.5.1 邻居发现与维护
  • 4.5.2 路由出错恢复
  • 4.6 IAODV 路由协议的安全性设计
  • 4.6.1 节点申请加入网络的安全性设计
  • 4.6.2 路由发现与响应过程的安全性设计
  • 4.6.3 路由维护过程的安全性设计
  • 4.6.4 S-IAODV 方案的安全性分析
  • 4.7 本章总结
  • 第五章 基于 NS2 仿真的 IAODV 性能分析
  • 5.1 NS 的介绍
  • 5.2 IAODV 网络仿真的过程
  • 5.2.1 添加协议类
  • 5.2.2 生成运动场景
  • 5.2.3 设计数据流
  • 5.2.4 TCL 脚本实现仿真
  • 5.2.5 Nam 动画显示
  • 5.2.6 Trace 文件分析
  • 5.3 仿真结果分析
  • 5.3.1 仿真环境及参数设置
  • 5.3.2 报文投递率
  • 5.3.3 端到端平均时延
  • 5.3.4 路由控制开销
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • 6.1 总结与研究成果
  • 6.2 下一步工作与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文

    • 相关论文文献

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