基于链路预测的无线自组网按需路由协议研究

论文摘要

随着无线通信技术的快速发展,无线移动Ad Hoc网络在军事和民用领域得到了越来越广泛的应用。它的研究领域中有许多需要解决的问题,其中路由协议是无线移动Ad Hoc网络实现中的关键问题,如何设计性能优良的路由协议已经成为了当今的研究热点。根据路由的建立方式的不同,无线移动Ad Hoc网络中的路由协议可以分为三类,本文详细的分析了典型的路由算法及优缺点。其中按需路由协议只在需要通信时才查找路由,是针对无线移动Ad Hoc网络的特点而设计的。由于数据传输之前必须首先获得路由,因此存在一定的延时。无线移动Ad Hoc网络具有组网快速、灵活,动态拓扑等特点。由于节点的移动性和无线通信范围的限制,就会导致节点间的链路失效,链路失效会对协议的性能带来严重的影响。本文围绕着如何高效和稳妥地处理链路失效问题,针对按需路由机制,提出了基于链路预测机制的改进方案。该算法由链路失效预测、局部路由修复和流量统计算法三部分组成。通过数据包的功率值进行链路状态分析,获得链路失效时间的预测值。当节点即将离开节点间的有效通信范围时,预先启动新的路由发现过程,为了避免产生过多的控制开销,本文采用的是局部修复的策略,在链路真正失效前获得新的路由。这种改进带来的最大优势就是可以避免链路失效造成的延迟抖动和分组丢失,有效的减少了平均端到端延时,提高了网络传输的实时性,对某些高实时性要求的业务来说,如Live Audio、Live Video,本文的改进意义是重大的。本文采用了NS2网络模拟软件进行协议算法设计与仿真。实验结果表明,本文提出的基于链路预测的路由算法在平均端到端延时这项指标上具有较好的性能,因此本文中提出的算法有很好的理论价值和实际应用价值。延时的减少也带来了一定的代价,但是程度极其轻微,在可以接受的范围内。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.3 本文的主要工作内容
• 1.4 论文结构
• 第2章 无线移动Ad Hoc网络路由协议
• 2.1 引言
• 2.2 先应式路由协议
• 2.2.1 DSDV协议
• 2.2.2 WRP协议
• 2.2.3 OLSR协议
• 2.3 按需路由协议
• 2.3.1 DSR协议
• 2.3.2 AODV协议
• 2.3.3 ABR协议
• 2.4 混合式路由协议
• 2.5 几种典型路由协议的比较
• 2.6 本章小结
• 第3章 AODV协议研究
• 3.1 AODV协议介绍
• 3.1.1 路由表
• 3.1.2 路由建立过程简介
• 3.1.3 路由维护过程分析
• 3.2 问题的提出
• 3.2.1 链路失效的代价
• 3.2.2 改进设计思路
• 3.3 节点运动模型及无线传播模型
• 3.3.1 节点运动模型
• 3.3.2 无线传播模型
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于链路预测的路由算法设计与实现
• 4.1 引言
• 4.2 算法设计与实现
• 4.2.1 链路失效时间预测
• 4.2.2 MAC层的设计与实现
• 4.2.3 路由状态分析
• 4.2.4 流量统计算法的设计与实现
• 4.3 程序流程分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 仿真实验与协议性能分析
• 5.1 引言
• 5.2 仿真实验
• 5.2.1 仿真条件
• 5.2.2 仿真场景
• 5.2.3 性能参数
• 5.3 仿真结果及性能分析
• 5.3.1 平均端到端延时
• 5.3.2 路由协议开销
• 5.3.3 分组投递率
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢