AODV自适应网关设计

论文摘要

随着无线通信技术的迅速发展,MANET(移动无线自组网)的应用范围也得到扩展。无线移动设备对Internet的接入需求使得以往相对独立的MANET技术研究已经不能满足其应用现状,近年来,MANET网络与Internet互联已经逐渐成为MANET技术的一个重要研究方向。在MANET网络与Internet互联研究中,关键技术是互联网关的设计及针对MANET网络环境特点的性能改进。互联网关是连接MANET与Internet的桥梁,为了实现MANET节点通过互联网关访问Internet,需要互联网关既支持Internet的层次路由又支持MANET中的无线多跳路由协议,并且可以实现两种网络环境下路由信息的交换；同时,互联网关还应支持两种不同结构的网络类型(具备有线网络接口与无线网络接口),并通过支持报文重封装和报文转发来实现Internet和MANET网络协议的转换。互联网关向有线、无线节点屏蔽了协议转换和报文重封装过程,从而实现了底层网络结构差异对通信双方的透明。论文对当前互联网关有代表性的研究成果进行了介绍和分析,在总结已有研究成果的基础上,实现了移动无线自组网基于AODV路由协议的互联网关设计。并针对MANET网络拓扑高度动态化的特点,对所设计的互联网关进行改进。改进的互联网关通过网关公告TTL自适应和网关公告间隔自适应两种自适应策略的协同,减小了由互联网关公告广播、转发引入的控制报文开销,有效提高了互联网关的服务质量；MANET与Internet互联环境下报文转发的端到端时延和报文转发率也有所改善。同时,改进的AODV路由协议应用了路由子层微移动管理算法,通过微移动管理算法屏蔽了由微移动性导致的MANET节点在网关间频繁切换操作,从而有效抑制了互联过程中的控制报文开销；保证了MANET节点在移动过程中到Internet连接的连续性和稳定性。论文中所实现的互联网关、自适应算法以及微移动管理算法均在NS2网络仿真平台上调试通过。通过对仿真数据的分析,对论文设计的互联网关性能进行评价,并与其他文献中的研究结果进行对比。对比结果表明：自适应策略控制了互联环境中控制报文开销,改善了系统端到端时延；在应用微移动管理算法后,进一步降低了系统通信代价,提高了互联环境下的服务质量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 MANET与Internet互联网关
• 1.2.2 网关发现协议
• 1.2.3 网关自适应策略研究现状
• 1.2.4 网关选择与切换算法研究现状
• 1.3 本文研究工作及论文内容安排
• 本章小结
• 第2章 MANET与AODV路由协议
• 2.1 MANET简介
• 2.1.1 MANET网络特点
• 2.1.2 MANET路由分类
• 2.2 MANET与Internet互联
• 2.2.1 MANET网络模型
• 2.2.2 网络互联工作原理
• 2.3 AODV路由协议
• 2.3.1 AODV报文类型
• 2.3.2 AODV工作原理
• 2.3.3 AODV协议改进
• 本章小结
• 第3章 AODV协议中互联网关实现
• 3.1 AODV在互联环境中的报文设计
• 3.1.1 网关发现协议
• 3.1.2 网关公告Advertisement报文设计
• 3.1.3 包含网关信息的RREQ报文设计
• 3.1.4 包含网关信息的RREP报文设计
• 3.2 包含网关信息的报文处理实现
• 3.2.1 Advertisement报文发送
• 3.2.2 Advertisement报文接收
• 3.2.3 RREQ报文接收
• 3.2.4 RREP报文接收
• 3.3 互联环境AODV路由表
• 3.3.1 节点路由表
• 3.3.2 网关路由表
• 本章小结
• 第4章 网关自适应优化与微移动管理
• 4.1 网关公告跳数自适应优化
• 4.1.1 网关公告跳数自适应原理
• 4.1.2 ρ-TTL自适应算法
• 4.1.3 ρ-TTL自适应算法实现
• 4.2 网关公告间隔自适应优化
• 4.2.1 网关公告间隔自适应原理
• 4.2.2 ρ-INT自适应算法
• 4.2.3 ρ-INT自适应算法实现
• 4.3 MANET微移动管理
• 4.3.1 MANET节点微移动
• 4.3.2 MANET节点微移动管理
• 4.3.3 AODV微移动管理实现
• 本章小结
• 第5章 AODV自适应网关性能分析
• 5.1 NS2仿真平台
• 5.1.1 NS2简介
• 5.1.2 NS2中AODV实现
• 5.2 网关性能仿真分析
• 5.2.1 仿真场景
• 5.2.2 结果分析
• 本章小结
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文