移动自主网络中多路径路由技术研究

论文题目: 移动自主网络中多路径路由技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 计算机科学与技术

作者: 安辉耀

导师: 卢锡城

关键词: 移动自主网络,多路径路由,分簇,服务质量,跨层设计,可靠传输,前向纠错,重用蚂蚁寻优

文献来源: 国防科学技术大学

发表年度: 2005

论文摘要: 移动自主网络(MANET)是由移动结点通过分布式协议自组织起来的一种无线网络。对于一些没有固定基础设施、没有有线网络和管理中心的地方，MANET可能是唯一可选的通信工具。它具有部署方便、灵活的特点，具有诱人的应用前景。然而移动性容易导致拓扑改变，可能中断现有的路径，单路径路由算法很难快速地适应拓扑改变、有效地发现和维护路径。基于MANET的平面结构在源和目的之间可存在多条路径，人们提出了多路径路由技术。但是已有的多路径技术还存在明显不足：1)已有多路径路由协议，主要研究其容错性，流量主要分布在主路径中，它仅在主路径失效时，才将数据流切换到备用路径中去，不能适应应用对吞吐率和负载平衡的要求；2)使用平面结构，处理动态拓扑改变的能力差；3)平面式结构在结点数目增多时的多路径的路由开销增大、可扩展性差。论文在分析MANET网络特性及已有算法的基础上，应用跨层设计思想，集中研究了MANET中多路径路由的几个关键技术，包括多路径路由的可扩展性、多路径传输的可靠性及多路径动态拓扑的自适应性等问题等。论文主要工作是： 1)可扩展的多路径路由算法研究平面式结构的MANET在结点数目增多时的路由开销增加很快，可扩展性较差。论文引进分簇的方法来提高网络的可扩展性。一方面利用基于簇的层次结构动态处理网络拓扑变化，减少路由管理开销和路由维护的代价；另一方面利用多路径并发传输增大了吞吐率，可以实现拥塞避免和负载平衡，优化网络带宽的使用、提高共享信道的利用率。 ■ CBMRP算法-一种基于簇的多路径算法算法的基本思想是采用单层簇结构来处理网络拓扑变化，采用分布式推进、逐段查找的方式进行路径查找。该算法的优点是分簇结构简单，部署方便，在规模较小的网络中采用分布式逐段查找方式查找路径可以减少泛洪时引起的通信开销。 ■ CMDSR算法-基于簇的动态源多路径路由算法对于大规模较网络，CBMRP采用逐段查找路径的方法存在路由查找开销大的问题，且采用单层簇的简单结构存在可扩展性较差的问题。动态源路由(DSR)算法开销小，但它在泛洪时会产生大量路由控制开销。本文基于DSR算法，将网络分成两级簇(单元簇和中心簇)层次结构，以提高网络的可扩展性，同时将路由发现功能迁移到中心簇层来实现，以防止类似DSR路由发现过程的泛洪，实现路由查找开销最小化。CMDSR能够有效地处理结点数量增大和结点密度增大的问题。此外，CMDSR通过选择可靠的路径和发送端到端的可靠性软保证的方法提高了可靠性。 2)可靠性多路径路由算法研究数据传输可靠性对多路径路由的性能具有重要的影响。论文集中研究了可靠性的两个

论文目录:

图索引

表索引

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 概述

1.2 研究目标

1.2.1 多路径路路由算法研究

1.2.2 多路径选择算法研究

1.2.3 基于动态拓扑适应性的多路径流量分配算法研究

1.2.4 多路径的可靠传输技术研究

1.2.5 模拟与性能评估

1.3 论文结构

第二章研究背景和相关工作

2.1 MANET及其应用背景介绍

2.1.1 基本概念及发展历程

2.1.2 MANET面临的技术挑战

2.2 MANET路由协议

2.2.1 MANET路由协议分类

2.3 MANET多路径路由研究现状

2.3.1 多路径路由组成

2.3.2 多路径路由相关研究

2.3.3 多路径路由面临的主要问题

2.4 分簇算法及其对路由的支持

2.4.1 簇生成算法评价标准

2.4.2 簇算法分类

2.4.3 典型分簇算法简介

2.4.4 分簇算法的路由协议

第三章一种新的基于簇的多路径路由算法

3.1 簇生成算法

3.1.1 簇的初始化

3.1.2 簇的更新

3.2 主要数据结构

3.3 虚拟路由发现

3.4 反向链路标记

3.5 路由策略及流量分配

3.6 动态路径维护和修补

3.7 模拟与性能评估

3.7.1 模拟模型

3.7.2 实验设计

3.7.3 性能评价标准

3.7.4 性能分析

3.7.5 比较结果

3.8 小结

第四章基于簇的多路径动态源路由

4.1 簇的结构

4.2 簇生成算法

4.2.1 簇的初始化

4.2.2 簇的更新

4.2.3 中心簇(Server)的选择

4.3 路径可靠性评估模型

4.4 路径查找

4.5 路径选择

4.6 反向路径确认

4.7 路由策略及流量分配

4.8 动态路径维护和修补

4.9 模拟与性能评估

4.9.1 模拟模型及参数配置

4.9.2 性能评价标准

4.9.3 性能分析

4.9.4 比较结果

4.10 小结

第五章最大可靠性多路径选择算法

5.1 相关工作

5.2 问题的提出

5.3 路径可靠性模型

5.4 最大可靠性多路径选择算法

5.4.1 虚拟多路径模型

5.4.2 多路径查找

5.4.3 多路径选择

5.5 模拟与性能评估

5.5.1 模拟模型及参数配置

5.5.2 性能评价标准

5.5.3 比较结果

5.6 小结

第六章基于动态拓扑的多路径自适应流量分配

6.1 多路径模型及路径权重确定

6.2 自适应动态流量分配路由算法

6.2.1 流量比例计算

6.2.2 路径选择

6.3 模拟与性能评估

6.3.1 模拟环境

6.3.2 性能评价标准

6.3.3 比较结果

6.4 小结

第七章基于重用的蚂蚁寻优多路径流量分配

7.1 典型的多路径模型及流量分配问题特点分析

7.1.1 多路径模型

7.1.2 流量分配问题特点分析

7.2 基于重用的蚂蚁寻优原理

7.2.1 蚂蚁寻优算法简介

7.2.2 基于重用的蚂蚁寻优基本原理

7.3 基于重用的蚂蚁寻优多路径流量分配

7.3.1 确定初始流量分配解

7.3.2 将初始流量分配解转换为初始信息素

7.4 实验

7.4.1 模拟模型及参数配置

7.4.2 性能评价标准

7.4.3 比较结果

7.5 小结

第八章集成FEC的可靠传输多路径路由

8.1 差错控制的相关研究

8.2 分组级软件FEC

8.3 集成FEC的多路径路由

8.3.1 FEC基本原理

8.3.2 报文分割

8.3.3 流量分配及数据恢复

8.4 传输性能的理论分析

8.4.1 定性分析

8.4.2 定量分析

8.5 性能模拟

8.6 小结

第九章总结与未来工作

致谢

攻读博士学位期间撰写的主要论文

参考文献

术语对照表

发布时间: 2006-09-22

参考文献

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