基于路径稳定策略的Ad Hoc网络路由协议研究

论文摘要

移动Ad Hoc网络(Mobile Ad Hoe Network,MANET)是一种复杂的分布式、多跳无线网络,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,因此适用于军事通信、抢险救灾、应对突发事件等无法得到有线网络支持或者临时需要通信的环境。路由技术担负着为数据分组寻找路由和将其传送到目的地的任务,是Ad Hoc网络中的一项关键技术。而路由算法和路由协议则是路由技术的核心内容,路由算法是路由协议的核心,路由协议是路由算法的具体实现,二者性能的好坏直接关系到网络性能的优劣。由于Ad Hoc网络分布式、多跳、自组织、动态拓扑、资源受限等特点,使得现有的有线网络和有中心无线网络的路由算法和协议无法在Ad Hoc网络中直接应用,为此需要根据其特点设计专门的路由算法和路由协议,然而这些特点也给路由算法和路由协议的设计带来了巨大的挑战。本文以Ad Hoc网络的路由协议为研究重点,以AODV为基础,集中研究了以下几个方面的内容:(1)为了减少AODV中设计的可选HELLO消息机制带来的网络开销,本文提出了HELLO抑制机制,使用MAC层侦听机制代替周期性发送的HELLO消息机制来管理本地连通信息,采用自适应机制调节HELLO消息的发送时机,当节点有分组发送时推迟HELLO消息的发送以减少网络中路由控制分组的数量。(2)针对Ad Hoc网络中拓扑结构快速变化的特点,本文在第四章提出了利用路径有效因子来定量评估路径稳定性的算法,在此基础上提出了基于路径稳定性的路由协议,以降低拓扑结构变化对网络性能的消极影响。(3)为了更进一步降低拓扑结构变化对网络性能的消极影响和减少网络中的广播开销,本文在第五章提出了MAC层中继的思想,利用节点之间的邻居信息交互快速掌握两跳范围内的邻居信息,MAC层根据邻居的状态选择下一跳转发节点,通过简要证明可知在Ad Hoc网络中,两跳邻居的稳定性高于一跳邻居,因此MAC层中继可以减少一跳邻居变化对网络性能的消极影响。与此同时MAC层对将要发送的路由请求分组的广播范围进行控制,以减少网络的广播开销。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究内容与论文章节安排
• 第二章 Ad Hoc网络概述
• 2.1 Ad Hoc网络的主要特点
• 2.2 Ad Hoc网络的研究现状及应用
• 2.3 Ad Hoc网络的结构
• 2.4 Ad Hoc网络的协议栈分层结构
• 2.5 Ad Hoc网络路由协议
• 2.5.1 Ad Hoc网络路由协议的特点
• 2.5.2 Ad Hoc网络路由协议的分类
• 2.6 Ad Hoc网络路由协议性能的度量指标
• 2.7 本章小结
• 第三章 AODV路由协议的深入研究
• 3.1 AODV的基本思想和研究现状
• 3.1.1 基本思想
• 3.1.2 研究现状
• 3.1.3 AODV的HELLO机制与局部连通性管理
• 3.2 HELLO机制的问题及其改进
• 3.2.1 问题的提出
• 3.2.2 HMAODV路由协议的设计
• 3.2.3 已有的相关研究
• 3.3 本章小结
• 第四章 路径稳定性的判定与PSODRP协议的设计
• 4.1 路径稳定性判定的研究现状
• 4.2 路径稳定性的定量判定
• 4.2.1 网络模型
• 4.2.2 无线传输模型
• 4.2.3 节点的运动模型
• 4.2.4 链路有效因子和路径有效因子
• 4.3 PSODRP路由协议的设计
• 4.3.1 概述
• 4.3.2 路由发现
• 4.3.3 路由维护
• 4.4 PSODRP的性能分析和仿真模拟
• 4.4.1 性能分析
• 4.4.2 仿真模拟
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于 MAC层中继的快速按需路由协议 MRODRP
• 5.1 问题的提出
• 5.2 MRODRP的设计
• 5.2.1 邻居状态的确定
• 5.2.2 携带邻居信息的MAC数据帧
• 5.2.3 MAC层中继机制
• 5.2.4 MRODRP对RREQ广播范围的控制
• 5.2.5 MRODRP的基本操作
• 5.3 MRODRP的正确性及性能分析
• 5.3.1 正确性的证明
• 5.3.2 性能分析
• 5.3.3 仿真模拟
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果