Research Power Manager for Ad Hoc on Demand Distance Vector Routing Protocol

论文摘要

随着人们对摆脱有线网络束缚、随时随地可以进行自由通信的渴望,近几年来无线网络通信得到了迅速的发展。人们可以通过配有无线接口的便携计算机或个人数字助理来实现移动中的通信。目前的移动通信大多需要有线基础设施（如基站）的支持才能实现。为了能够在没有固定基站的地方进行通信,一种新的网络技术——MANET技术应运而生。Mobile ad hoc network-MANET（移动自组网络）不需要有线基础设备的支持,通过移动主机自由的组网实现通信。移动自组网络的出现推进了人们实现在任意环境下的自由通信的进程,同时它也为军事通信、灾难救助和临时通信提供了有效的解决方案。在现代化战场上,各种军事车辆之间、士兵之间、士兵与军事车辆之间都需要保持密切的联系,以实现统一指挥,协同作战。这是一种典型的移动自组织网络。这种网络据报道在最近的伊拉克战争中得到应用,效果不错。MANET已被认为是未来移动通信技术的核心组成部分之一,甚至有不少人认为MANET的思想将会把所有我们能想到的网络组合在一起,从而实现世界通信网络的大统一。MANET作为一种新的组网方式,具有网络的独立性、自动配置、动态变化的网络拓扑、有限的无线通信带宽、移动终端的局限性有限的物理安全、网络的可扩展性不强、多跳路由存在单向的无线信道、特殊的信道共享方式、有限的主机能源等特点。MANET可以看作是移动通信和计算机网络的交叉。在移动自组网络中,使用计算机网络的分组交换机制,而不是电路交换机制。通信的主机一般是便携式计算机、个人数字助理等移动终端设备。MANET不同于目前因特网环境中的移动IP网络。在移动IP网络中,移动主机可以通过固定有线网络、无线链路和拨号线路等方式接入网络,而在移动自组网络中只存在无线链路一种连接方式。在移动IP网络中,移动主机通过相邻的基站等有线设施的支持才能通信,在基站和基站（代理和代理）之间均为有线网络,仍然使用因特网的传统路由协议。而移动自组网络没有这些设施的支持。此外,在移动IP网络中移动主机不具备路由功能,只是一个普通的通信终端。当移动主机从一个区移动到另一个区时并不改变网络拓扑结构,而MANET中移动主机的移动将会导致拓扑结构的改变。MANET的应用范围很广,总体上来说,它可以用于以下场合：没有有线通信设施的地方,如没有建立硬件通信设施或有线通信设施遭受破坏；需要分布式特性的网络通信环境；现有有线通信设施不足,需要临时快速建立一个通信网络的环境；作为生存性较强的后备网络。MANET技术因其可临时组网、快速发展、无控制中心、抗毁性强等特点。在军事领域中发挥着重要作用,随着移动通信和移动终端技术的高速发展,移动自组网技术不但在军事领域得到充分的发展,而且也引起了商用领域的极大兴趣,应用范围不断拓展。同时移动自组网互联趋势也带来新的问题。例如,在灾难恢复场景中,当地警察部队可能要与消防队员、军队及医务人员通过信息交流和共享来实现相互合作,而不需要考虑每个小组使用的特殊网络技术。这样的应用情景就需要一项技术,使不同行政领域的异构MANET之间实现端对端的通信。而其中一个关键问题就是路由协议互操作问题。关于这方面的研究并未得到太多研究团体的关注,本文在这里讨论了相关工作和下一步研究方向,可以为以后的相关研究提供一些依据。MANET与传统的蜂窝技术的根本区别在于移动节点之间的通信是在没有固定基础设施（例如基站或路由器）支持的条件下进行的,系统支持动态配置和动态数据流控制,所有的网络协议也都是分布式的。网络的组织和控制并不依赖于某些重要的节点,所有节点都是平等的。允许任一节点发生故障、离开或加入网络,另一方面,网络内的所有节点都必须在一定程度上相互合作以完成网络的功能。Ad Hoc网络技术是近年来十分活跃的研究领域。然而大多数研究都集中在多跳路由这个关键技术上。本文详细介绍了AODV协议的工作原理并优化了AODV的路由重建过程,重点分析了存在的题并提出了一些解决方案。AODV（按需距离向量协议Ad Hoc On Demand Distance Vector Routing）是一种重要的MANET按需路由协议,它只当源节点需要时才生成路由,AODV路由协议以其网络开销、算法复杂度等大部分性能指标优于其它同类而受到广泛关注,被认为是最有实用前景的Ad hoc网络路由协议之一,目前已被IETF标准化。AODV路由请求RREQ,路由应答RREP和路由错误RRER, AODV主要包含路由发现,路由维护和邻居管理等过程。当源节点需要发送数据而又没有到目的节点的有效路由时,就会启动一个路由发现过程：向网络广播一个路由请求分组（RREQ）,当收到请求的中间节点或目的节点有一条足够新的路由到达目的地时,中间节点或者目的节点以单播的方式向源节点返回一个路由应答分组（RREP）,源节点收到该RREP后则开始向对应目的节点发送数据。在数据传输过程中,当中间节点检测到一条正在传输数据的活动路由的下一跳链路断开或者节点收到去往某个目的地节点的数据报文,而节点没有到该目的地节点的有效路由时,中间节点向源节点单播或多播路由错误消息RERR,;原节点收到RERR后就知道存在路由错误,并根据RERR中指示的不可到达目的地重新寻找路由。AODV通过周期性广播Hello报文来监视链路连通性。Hello包的生存时间TTL值为1,只能在相邻节点间传播。一个节点收到一个Hello包就可以新建一个邻居条目或者知道一个邻居节点与自己依然保持连接?如果在一定时间内收不到一个邻居节点的Hello包,则认为该邻居节点与自己不再连接,以这个节点为下一跳的路由都不能再用来传送数据,因此将这些路由设置为无效状态本文分析了AODV的工作原理的同时,也分析了它在工作过程中存在的问题,AODV不需存储和维护包含全网所有节点信息的路由表,并且假如中间节点有到目的节点的足够新的路由即可由中间节点对RREQ进行应答。综上所述,本文介绍了移动自组网的协议类型,分析了AODV的工作原理,针对AODV协议和DSR协议都没有考虑各条链路的传输速率的差别,使用的关于路径的评价标准是路径的跳数的问题,本文提出选择数据传输速率高的路径。通过仿真实验证明,采用传输速率高的路径后协议的性能有所改善。天线移动节点与智能使移动节点沟通彼此的发射机和接收机。因为在这个网络中的节点是移动的,电源管理和节能成为移动Ad Hoc网络中非常重要的。在这个网络中的节点与有限的内存和少量电池电量有限的计算能力,使得这些节点必须维护在路由可有用性和延长网络的生存周期。本文通过观察网络拓扑中的每一个节点的电源状态,快速有效地选择能耗最少的点作为路由路径。其具有快速恢复原功能。新的AODV协议在NS-2仿真检验证明,对于传输速率高的的路径该协议的性能得到改善。

论文目录

• ABSTRACT
• 摘要
• CHAPTER Ⅰ:MOBILE AD HOC OVERVIEW
• 1.1 Mobile Ad hoc and Sensor Networks
• 1.2 Advantages of Mobile Ad hoc Networks
• 1.3 Applications of Mobile Ad hoc Networks
• 1.4 Classification of the Routing Protocols
• 1.4.1 Table-driven/Proactive Routing Protocols
• 1.4.2 On-Demand/Reactive Routing Protocols
• 1.5 Summary
• CHAPTER Ⅱ:AD HOC ON-DEMAND DISTANCE VECTOR ROUTING PROTOCOL
• 2.1 Ad hoc On Demand Distance Vector Routing（AODV）
• 2.2 Characteristics of AODV
• 2.3 Advantages and Disadvantages
• 2.4 Summary
• CHAPTER Ⅲ:PROPOSED DESIGN FOR POWER-AWARE AODV AND SIMULATION
• 3.1 Related work
• 3.2 New proposed
• 3.2.1 Proposed Plan
• 3.2.2 Proposed Algorithm
• 3.2.3 Performance Evaluation using Network Simulator
• 3.2.4 Simulation results on the basis of packet delivery ratio
• 3.2.5 Simulation results on the basis of exhausted nodes
• 3.3 Summary
• CHAPTER Ⅳ:CONCLUTION AND FUTURE WORK
• REFERENCE