CBRP路由协议研究与仿真

论文摘要

移动Ad Hoc网络(移动自组网或MANET)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的、不需要固定中心接入点或者基站支持的自治系统。以其组网灵活、快捷、不需要预设网络基础设施、完全分布式等特点,在军用和紧急救援等特殊环境的应用前景非常广阔。而移动自组网路由技术面临着拓扑结构动态变化、存在单向信道、有限的无线传输带宽以及移动终端能力的局限性等一系列挑战,因此对移动自组网路由协议的研究必然担负着比其它网络更重的任务。Ad Hoc网络的体系结构可以是平面式的,也可以是分级式的。分级结构中网络被划分成若干个簇,每个簇由一个簇头和多个普通节点组成。簇头之间的通信需要借助于网关或分布式网关结点完成,簇头和网关形成了高一级的网络,称为虚拟骨干网。分级结构的最大优点是网络的可扩充性好,网络的规模不受限制,路由和控制开销较小,并且容易实现移动性管理和网络的局部同步。到目前为止,对基于分簇的路由协议已经进行了大量的研究,并取得了许多成果。本文首先针对移动Ad Hoc网络的特点,总结、比较分析了现有的各种分簇路由协议的路由机制,并详细分析了CBRP (Cluster Based Routing Protocol)分簇路由协议并且在NS2上实现了该协议。接着,本文提出了对CBRP协议的两种改进方案,分别针对协议的分簇算法,负载平衡性进行了进一步的探讨。改进方案之一是基于优化分簇算法的CBRP改进协议MCBRP (Modified Cluster Based Routing Protocol),它优化了路由请求数据包的传送方式,有效地解决了CBRP协议中路由控制分组的盲目“广播”问题,采用逐步扩展的路由搜索方式发送广播分组,减少了网络中的冗余信息,路由开销也随之减少;优化了分簇算法,有效地解决了簇头节点不能替换,能量消耗过快,网络不稳定等问题,采用优化的基于云模型的分簇算法,缓解了簇头的负担,使网络中簇的数量明显减少,网络更趋稳定;改进方案之二是基于负载平衡性的CBRP改进协议MCCBRP(Maximum Constraining and Cluster Based Routing Protocol),它不仅考虑了路径中的最短长度这一因素,还考虑了路径中节点剩余能量和其离散度以及路径生存时间等因素,并通过标准差公式把离散度和最小化有机的结合起来,一定程度上增强了整个网络的负载平衡能力。然后阐述了移动Ad Hoc网络分簇路由协议的NS2实现框架以及关键技术。本文通过仿真实验验证了CBRP,MCBRP和MCCBRP分簇路由协议在NS2仿真平台中实现的可行性以及MCBRP,MCCBRP协议的有效性。最后,对本论文的工作进行总结,并提出了本课题领域有待于进一步研究的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 移动AD HOC网络概述
• 1.2.1 移动Ad Hoc网络的定义
• 1.2.2 移动Ad Hoc网络的结构
• 1.2.3 移动Ad Hoc网络的特点
• 1.3 移动AD HOC网络路由协议及研究现状
• 1.3.1 移动Ad Hoc网络路由协议研究现状
• 1.3.2 移动Ad Hoc网络分簇路由协议研究现状
• 1.4 本文的研究内容
• 1.5 本文的组织结构
• 第2章 CBRP协议研究与仿真实现
• 2.1 基本算法
• 2.2 CBRP协议的具体操作
• 2.3 NS2 仿真工具介绍
• 2.4 CBRP协议NS2 仿真与性能分析
• 2.4.1 在NS2 中添加CBRP路由协议
• 2.4.2 仿真与性能分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 CBRP协议分簇过程的改进
• 3.1 MCBRP协议
• 3.1.1 相关理论依据
• 3.1.2 分簇算法的改进
• 3.1.3 MCBRP协议分析
• 3.2 MCBRP协议NS2 仿真与性能分析
• 3.2.1 仿真模型
• 3.2.2 性能指标
• 3.2.3 仿真结果分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 CBRP协议路由过程的改进
• 4.1 MCCBRP协议
• 4.1.1 理论分析
• 4.1.2 MCCBRP协议描述
• 4.1.3 MCCBRP协议的基本算法
• 4.1.4 MCCBRP协议分析
• 4.2 MCCBRP协议NS2 仿真与性能分析
• 4.2.1 仿真模型
• 4.2.2 性能指标
• 4.2.3 仿真性能分析
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢