Ad Hoc网络中DSR协议的研究和优化

论文摘要

Ad Hoc网络是一种不需要任何固定的基础设置的新型网络。因节点移动性、无需基础设施支持是Ad Hoc网络的本质特性,所以开发支持Ad Hoc网络的路由协议是最有挑战的任务之一,同时也是支持网络基本运作的关键。有线路由协议不仅假定网络拓扑是固定不变的,而且还需要很大的路由开销,并不能满足Ad Hoc网络的需求。为此,需要为Ad Hoc网络专门制定相应的路由协议。经过众多研究员的努力,文献中已经提出了不少的路由解决方案。作为按需路由协议中出色的一个,DSR协议有诸多的优点。DSR充分利用了其源路由和路由缓存的机制。因采用源路由机制,节点可以获得完整的路由信息,同时还能检测和避免路由环路的出现。节点具有无偿监听到正在节点附近转发的数据包信息,从而能获知其中的路由信息,并缓存到本地。为了充分利用路由缓存的特性,DSR协议中允许所有节点应答到目的节点的路由请求。因此源节点能够收集到多条到目的节点的路由,而且这些备用路由在最优路由失效时发挥替代作用。然而,原DSR路由协议缺少失效路由检测机制。数据包利用失效的路由传输后最终丢包,显然浪费了网络的带宽。同时,节点转发或者监听到无效路由并缓存后,会造出全网的无效路由污染。由此可见,保持缓存中路由的新鲜是十分关键的。当源节点按照某一条路由传送数据包给目的节点时,路由维护机制便开始发挥监督的作用。如果路由上的某条链路中断,即链路中的上游节点一直没有收到下一跳节点的确认消息,此时上游节点将此链路视为“中断”。此节点将把包含此链路的路由从缓存中清除并发送"Route Error"消息给所有使用此链路发送数据包的上游节点。此过程造成了很大时延。为了改进路由缓存策略,本文将AODV协议的局部连接性管理机制引入DSR协议。节点也具有与其邻居彼此发送并接受hello数据包的能力,并根据接收到的消息判断与周围邻居的连通性以及本地路由的有效性。同时,改进后的DSR协议结合小世界模型理论,具有局部路由修复机制,即当节点检测到路由失效时,则先在节点附近寻找替代路由。新的修复机制能够有效降低路由重建的开销。仿真结果表明,DSR-ALDS的性能在端到端时延、分组投递率和路由负载方面有很大的改进。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 Ad Hoc网络路由协议的研究进展
• 1.2.1 国外研究进展
• 1.2.2 国内的研究进展
• 1.3 本文工作
• 1.4 本文的结构
• 2 Ad Hoc网络及相关路由协议
• 2.1 Ad Hoc网络
• 2.1.1 发展历史
• 2.1.2 Ad Hoc网络定义、特点
• 2.1.3 Ad Hoc网络结构
• 2.1.4 Ad Hoc网络的应用方向
• 2.2 Ad Hoc网络路由协议
• 2.2.1 路由协议概述
• 2.2.2 Ad Hoc路由协议的设计需求
• 2.3 Ad Hoc路由协议分类
• 2.3.1 洪泛
• 2.3.2 表驱动路由协议和按需路由协议
• 2.3.3 基于位置辅助的路由协议
• 3 Ad Hoc网络DSR路由协议分析
• 3.1 DSR协议概述
• 3.2 路由发现算法
• 3.3 路由维护算法
• 3.4 路由缓冲策略
• 3.5 DSR协议的优缺点
• 4 AODV协议与小世界理论
• 4.1 AODV协议概述
• 4.1.1 AODV路由发现算法
• 4.1.2 AODV路由维护算法
• 4.1.3 局部连接管理机制
• 4.2 小世界理论模型
• 4.2.1 小世界实验
• 4.2.2 小世界网络模型
• 5 改进后的协议模型及仿真分析
• 5.1 基于AODV局部连路管理机制的DSR协议优化
• 5.1.1 DSR协议缓存机制存在的问题
• 5.1.2 DSR协议优化
• 5.2 基于小世界理论的DSR协议优化
• 5.2.1 DSR路由维护过程存在的不足
• 5.2.2 优先的局部路由修复策略
• 5.3 改进后的DSR协议:DSR-ADLR
• 5.4 NS2仿真工具
• 5.4.1 NS2仿真软件
• 5.4.2 NS2网络仿真的基本流程
• 5.5 NS2仿真结果及分析
• 5.5.1 仿真场景描述
• 5.5.2 仿真性能指标
• 5.5.3 实验结果分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢