基于主备链路稳定性的节能多径AOMDV-ES路由协议的研究与实现

论文摘要

移动Ad hoc网络是不依赖于任何固定基础设施的多跳临时的自组织网络。由于移动Ad hoc网络具有拓扑动态变化、自组织、能量和带宽有限等特点,使得移动Ad hoc网络在灵活和实用的同时也存在着一些问题,得到了越来越深入的研究,其中节能和稳定的路由协议更是成为研究的热点与难点。移动Ad hoc网络中的AOMDV协议是典型的多径按需距离矢量路由协议,该协议计算多条开环和链路不相交的路径,通过简单的机制来分配通信量、平衡负载,提供有效的容错能力和较高的总带宽,受到人们的广泛关注。但由于移动Ad hoc网络资源有限,AOMDV协议采用洪泛的方式进行路由发现会导致控制开销过大；在建立路径时该协议没有考虑到节点能量和拥塞程度的问题,选择的最短时延路径不够稳定；如果动态维护多条路径的开销过大会抵消多径路由协议的优势。针对以上问题,本文提出了一种基于主备链路稳定性的节能多径AOMDV-ES路由协议,主要从以下几个方面进行改进：第一,在路由请求阶段,引入扩展环搜索的思想,并根据记录的节点状态参数转发消息,减少一些不必要的节点在多轮次的搜索中重复收发消息,从而减少控制消息的洪泛；节点记录历史跳数信息优化搜索的初始生存时间、搜索时的步进值等参数,根据先验信息寻找目的节点,减少重复搜索的次数和找到目的节点之后的冗余洪泛,从而节省能量,减少消息碰撞。第二,在路由选择时通过路由代价函数来选择最稳定的主备链路,提高分组递交率,减少端到端延迟和链路修复次数。第三,在路由维护阶段,仅动态维护有数据发送的活跃路由,减少网络中的控制消息。本文详细阐述了AOMDV-ES路由协议,并在NS2网络仿真软件上对AOMDV-ES协议和AOMDV协议在不同场景下进行仿真实验。通过对仿真结果的分析比较,验证了AOMDV-ES协议的整体性能在路由开销、分组递交率和平均端到端延时方面要优于AOMDV协议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 移动Ad hoc网络概述
• 1.2.1 移动Ad hoc网络的产生和发展
• 1.2.2 移动Ad hoc网络中的问题及关键技术
• 1.2.3 移动Ad hoc网络的国内外研究现状
• 1.3 本文研究内容及组织结构
• 第2章 移动Ad hoc网络的路由协议
• 2.1 移动Ad hoc网络的协议栈
• 2.2 移动Ad hoc网络路由协议分类
• 2.3 移动Ad hoc网络路由协议的性能指标
• 2.4 移动Ad hoc网络多径路由协议
• 2.5 移动Ad hoc网络常用的节能稳定方案
• 2.6 小结
• 第3章 基于主备链路稳定性的节能多径AOMDV-ES路由协议
• 3.1 AOMDV-ES协议的消息格式和数据结构
• 3.1.1 AOMDV-ES协议路由请求消息（RREQ）格式
• 3.1.2 AOMDV-ES协议其他消息格式
• 3.1.3 节点数据结构
• 3.1.4 节点跳数信息表
• 3.1.5 邻居节点信息列表
• 3.2 AOMDV-ES路由协议实现
• 3.2.1 基于节能方案的节点状态设置
• 3.2.2 基于节能方案的ERS初始化设置
• 3.2.3 AOMDV-ES节能路由发现的实现
• 3.2.4 AOMDV-ES主备稳定链路的实现及维护
• 3.3 小结
• 第4章 基于NS2平台的AOMDV-ES多径路由协议实现
• 4.1 NS2网络仿真平台
• 4.1.1 NS2原理和主要构件模块
• 4.1.2 NS2中基本的无线模型
• 4.1.3 NS2模拟的方法和基本过程
• 4.2 AOMDV-ES协议在NS2中的仿真实现方法和步骤
• 4.2.1 NS2中无线模块和AOMDV-ES的移动节点配置
• 4.2.2 消息接收的实现
• 4.2.3 消息发送的实现
• 4.2.4 消息转发的实现
• 4.2.5 在NS2中添加AOMDV-ES协议
• 4.3 小结
• 第5章 仿真实验及结果分析
• 5.1 仿真介绍
• 5.1.1 仿真场景设置
• 5.1.2 仿真性能评价指标
• 5.2 仿真结果分析
• 5.2.1 不同的节点最大移动速度
• 5.2.2 不同的间歇停留时间
• 5.3 小结
• 第6章 结论和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文