移动Ad Hoc网络多径路由协议的研究

论文摘要

移动Ad Hoc网络（Mobile Ad Hoc Network, MANET）是一种无中心实体的自组织网络,由一组带有无线通信收发装置的移动终端节点组成,借助多跳转发技术迅速展开网路体系,网络中的节点能够动态地、随意地、频繁地进入或离开网络。移动Ad Hoc网络作为无线通信的一个重要分支,它的特点是组网灵活性强、支持移动性、易于迅速展开、系统整体抗毁能力强、系统成本低等。同时由于移动节点的计算能力和存储容量较低,并且能量受限,这又增加了网络整体设计的难度,尤其是网络路由协议的研究已成为当前Ad hoc网络研究领域的热点。本文首先介绍了移动Ad Hoc网络的路由协议,对路由协议进行了分类,并对不同路由协议的性能进行了对比。接着重点分析了几种常见的单径路由协议（DSDV、DSR、AODV、TORA）。通过分析了解单径路由协议只维护一条源节点到目的节点的路径,很容易造成中间节点局部拥塞,降低整个网络的吞吐量,增大端到端的传输延迟；并且在通信过程中由于节点快速移动等情况导致链路断掉时,需要重建路由,这些都会对服务质量造成很大的影响。为此自然引入本文对多径路由（Multi--path）协议的研究,分析了几种常见的多径路由协议（CHAMP、SMR、AODV-BR、AOMDV）。多径路由是在路由建立过程中同时建立和维护多条预留路径,它在路由延迟、容错性、可靠性等方面都具有更高的性能。多径路由协议在未来移动Ad Hoc网络的发展中将备受关注本文是基于AOMDV的多径路由协议的研究,我们重点研究了AOMDV协议的路由表RREQ、RREP、路由更新机制、路由维护以及AOMDV协议的可靠性分析。并在NS2平台对AODV协议和AOMDV协议进行了仿真实验,在实验中我们通过改变节点个数、平均移动速度和停顿时间来分析两种协议在分组投递率、路由开销和端到端延迟三个方面的性能情况。通过仿真实验的分析了解至AOMDV协议尚存在一些不足之处,例如节点链路发生故障时,仍需重新发起路由发现过程,增大了平均端到端时延；只有一条路径用于通信,其余为备用状态,没有充分利用起一次路由发现所获取的多条路径。本文针对AOMDV协议的不足进行了改进,提出E-AOMDV协议,它采用提前预警机制对AOMDV协议的通信链路进行监测,一旦发现该链路有发生“故障”的危险,即用优先配用链路替换掉当前链路,继续通信。通过仿真模拟,可以看到E-AOMDV协议在性能上比AOMDV协议有了很大提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 移动Ad Hoc网络概述
• 1.1 移动Ad Hoc网络简介
• 1.2 移动Ad Hoc网络的历史与发展
• 1.3 移动Ad Hoc网络的特点
• 1.4 移动Ad Hoc网络的体系结构
• 1.5 移动Ad Hoc网络的应用前景
• 1.6 移动Ad Hoc网络当前研究的热点问题
• 1.6.1 信道接入技术问题
• 1.6.2 QOS问题
• 1.6.3 路由协议问题
• 1.6.4 节能问题
• 1.7 本文的主要内容和组织结构
• 第2章 移动Ad Hoc网络的路由协议
• 2.1 移动Ad Hoc网络路由协议概述
• 2.2 移动Ad Hoc网络路由协议的分类
• 2.3 移动Ad Hoc网络几种常见的单径路由协议
• 2.3.1 DSDV协议
• 2.3.2 DSR协议
• 2.3.3 AODV协议
• 2.3.4 TORA协议
• 2.3.5 常见单径路由协议的性能比较
• 2.4 移动Ad Hoc网络几种常见的多径路由协议
• 2.4.1 CHAMP协议
• 2.4.2 SMR协议
• 2.4.3 AODV-BR协议
• 2.4.4 AOMDV协议
• 2.4.5 移动Ad Hoc网络多径路由协议的优势与不足
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于AOMDV多径路由协议的研究
• 3.1 多径路由协议的理论分析
• 3.2 AOMDV协议机制的研究
• 3.2.1 路由表及路由更新机制
• 3.2.3 路由维护过程
• 3.2.4 AOMDV协议的局限性
• 3.3 E-AOMDV协议的设计思路
• 3.4 抢先式路由
• 3.5 E-AOMDV协议的设计与实现
• 3.5.1 E-AOMDV协议栈模型设计
• 3.5.2 E-AOMDV协议的预警探测
• 3.5.3 E-AOMDV协议的路由选择机制
• 3.5.4 E-AOMDV协议的路由发现
• 3.5.5 E-AOMDV协议的路由维护
• 3.5.6 E-AOMDV协议的数据结构扩展
• 3.6 本章小结
• 第4章 E-AOMDV协议的仿真及性能分析
• 4.1 NS2仿真系统
• 4.2 NS仿真实验
• 4.2.1 在NS2环境中扩展E-AOMDV协议
• 4.2.2 仿真场景设置
• 4.3 仿真与分析
• 4.3.1 性能指标
• 4.3.2 仿真分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结
• 5.1 全文总结及主要工作
• 5.2 未来研究方向
• 参考文献
• 致谢