Ad Hoc网络基于多径多信道的负载均衡路由协议

论文摘要

移动Ad Hoc网络是指由一组带有无线收发装置的移动节点组成的一个多跳、自组织、无中心网络。Ad Hoc网络具有非集中式的特性,适用于各种无中心通信节点的应用场合。然而,Ad Hoc网络如果使用单路径和单一信道的传统路由协议,网络负载容易集中在少数节点上,造成节点过载甚至拥塞；同时,邻近节点间的信道竞争会同时影响同一信道上的其他节点的通信。因此,Ad Hoc网络需要综合运用多径多信道和负载均衡两方面的技术来改善现有Ad Hoc网络的诸多不足,提高通信质量。本文首先概述了移动Ad Hoc网络的概念和特点,介绍了多径路由技术和跨层设计思想,并着重分析了基于跨层设计的多路径多信道路由协议CMMRP。由于多信道Ad Hoc网络中存在多个可用信道,合理进行信道分配,让信道资源得到最佳的利用是信道分配策略需要解决的主要问题。本文重点研究了多径多信道路由协议的信道分配问题,在对当前几种典型的多信道路由进行了比较分析之后,提出了一种用跨层思想设计的分布式多信道分配策略,并在NS2仿真平台上实现,实验表明,新的信道分配机制能够让节点准确的获得周围节点的信道使用情况,选择自身的最佳信道,降低节点问信道干扰与冲突。另外在Ad Hoc网络环境中,链路负载分布不均将导致网络中出现热点区域,数据包传输延迟增加,引发链路拥塞。针对这一问题,本文在多路径多信道协议CMMRP的基础上提出了改进的多径多信道负载均衡路由协议CMM_LB。该协议引入基于探测机制的动态负载均衡思想,实现了在路由建立之后节点接收信道的自由变更和源节点对多路径负载的动态调整,使路由协议更加适应网络的动态性,能对网络的变化作出适当调整,提高了网络的吞吐能力,使Ad Hoc网络能在一定程度上满足实时性业务的需求。同时在NS2网络仿真平台下对该协议进行了仿真,与CMMRP协议进行了性能分析和比较。仿真结果验证了协议的设计正确性和可行性,CMM LB协议在高负载环境下提高了网络吞吐量,降低了时延,降低了丢包率,改善了网络的服务质量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 文章组织结构
• 第二章 Ad Hoc网络及多径多信道路由协议
• 2.1 移动Ad Hoc网络特点
• 2.2 移动Ad Hoc网络路由协议
• 2.2.1 Ad Hoc网络路由协议与传统路由协议的区别
• 2.2.2 多径多信道路由协议
• 2.2.3 跨层思想在路由协议中的运用
• 2.3 基于跨层设计的多径多信道路由协议CMMRP
• 2.3.1 CMMRP协议的路由发现与维护
• 2.3.2 CMMRP的多信道分配策略
• 2.4 本章小结
• 第三章 多信道路由的信道分配问题研究
• 3.1 Ad Hoc网络现有多信道路由协议分析
• 3.1.1 基于主动的多信道路由协议
• 3.1.2 基于被动的多信道路由协议
• 3.1.3 协议性能分析
• 3.2 一种新的多信道路由信道分配策略
• 3.2.1 分布式信道分配策略的设计
• 3.2.2 接收信道分配机制
• 3.2.3 发送信道切换机制
• 3.2.4 动态接口的设计
• 3.2.5 信道分配策略在NS2平台的实现
• 3.3 多信道路由协议仿真分析
• 3.3.1 仿真环境
• 3.3.2 仿真结果分析
• 3.4 本章小结
• LB设计'>第四章 多径多信道负载均衡路由协议CMM_LB设计
• 4.1 CMMRP协议分析
• LB协议设计'>4.2 基于探测机制的CMM_LB协议设计
• 4.2.1 Ad Hoc网络负载均衡技术研究
• 4.2.2 中间节点RREQ响应阀值的分析与设计
• 4.2.3 动态负载均衡设计
• 4.2.4 路由状态表与探测机制
• 4.2.5 负载计算
• 4.2.6 动态负载均衡在NS2平台的实现
• 4.4 仿真实验与结果分析
• 4.4.1 仿真模型
• 4.4.2 性能参数选择
• 4.4.3 结果分析
• 4.4.3.1 路由选择
• 4.4.3.2 吞吐量对比分析
• 4.4.3.3 丢包率对比分析
• 4.4.3.4 延时对比分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间完成的研究成果