移动Ad Hoc网络QoS多播路由协议的研究

论文摘要

移动Ad Hoc网络是由一组带有无线收发装置的移动节点所组成的一个临时性多跳自治系统,在军事和民用方面具有广阔的应用前景,是目前网络研究中的热点问题。随着多媒体应用日益普及,在移动Ad Hoc网络中提供QoS已经逐渐成为移动Ad Hoc网络研究中的一个重要研究领域.但是,移动Ad Hoc网络的无线多跳特性、网络带宽资源有限、网络拓扑结构动态变化等因素使得在移动Ad Hoc网络中提供QoS变得更加复杂,给网络研究人员带来了新的挑战。近年来,国内外学者在QoS路由技术方面做了大量的研究,但是仍然存在许多未解决的问题,特别是在移动Ad Hoc网络上支持QoS路由技术的研究尚处于初级阶段。论文在研究分析国内外大量相关文献的基础上,对如何在移动Ad Hoc网络中提供具有QoS保证的路由协议和算法进行了较深入的研究,主要工作体现在以下几个方面:1)通过对已经提出的Ad Hoc网络路由算法的研究,分析了在移动Ad Hoc网络中实施QoS路由保障涉及的问题以及QoS路由实现的思路和方法;研究了移动Ad Hoc网络QoS路山协议的一些最新进展动态,并对移动Ad Hoc网络研究所提出的主要QoS路由协议进行了分析、研究和对比。2)在分析多径路由技术的基础上,着重对AODV协议进行了研究,提出了一种基于AODV协议并能提供QoS保障的路由协议（AODVMQR,Ad HocOn-Demand Distance Vector Multipath QoS Routing）。AODVMQR协议采用了降低开销和时延的机制、多径路由机制和移动预测的思想,并以带宽作为QoS参数,提供了QoS保障。在路由发现过程中,AODVMQR协议采用了DSR协议路由记录的思路寻找节点不相关多径路由。在业务分配上,AODVMQR协议借鉴了MSR协议均衡负载的方法,为每条路径设定权值,并根据权值来分配业务量。仿真结果表明,AODVMQR协议减少了路由开销,提高了分组传输率,降低了时延,改善了网络的服务质量。3)在分析现有移动Ad Hoc网络能量约束路由协议的基础上,提出了一种基于能量约束的路由协议（ECRP,Ad Hoc Energy Constrained Routing Protocol）。ECRP基于移动网络节点的能量级以及不同的使用策略,不仅使系统消耗的能量较低而且也延长了系统的生命周期以及改进了延时特性。论文给出了ECRP的正确性和复杂性分析。仿真结果表明ECRP具有较好的延时特性、较低的能量消耗和较长的网络生命周期,是一种解决移动Ad Hoc网络路由的有效方法。4)在分析基于能量优化多播路由算法的的基础上,建立了一种QoS多播路由的网络模型,并在网络模型的基础上,结合能量模型、极值元素组合和改进的遗传算法设计了一种基于能量的QoS多播路由优化算法（EQMROA,EnergyConstrained QoS Multicast Routing Optimization Algorithm）。仿真结果表明此算法是可行和有效的。它为移动Ad Hoc网络QoS多播路由技术提供了一种新的有效途径。本文得到国家自然科学基金项目（60672137,60773211）、教育部博士点基金项目（20060497015）、湖北省科技攻关项目（2007AA101C63）等的资助。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 移动Ad Hoc网络的多播路由协议
• 1.2.2 QoS多播路由算法
• 1.2.3 网络仿真
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 论文结构
• 第2章 移动Ad Hoc网络的路由协议
• 2.1 移动Ad Hoc网络概述
• 2.1.1 Ad Hoc网络的定义
• 2.1.2 Ad Hoc网络的特点
• 2.1.3 Ad Hoc网络的应用
• 2.1.4 Ad Hoc网络的研究重点和方向
• 2.2 移动Ad Hoc网络的路由协议
• 2.2.1 移动Ad Hoc网络的路由协议的分类
• 2.2.2 移动Ad Hoc网络的QoS保障
• 2.2.3 移动Ad Hoc网络QoS路由协议
• 2.3 小结
• 第3章 多径QoS路由协议
• 3.1 多径路由技术研究
• 3.1.1 多径路由的优点
• 3.1.2 多径路由的分类
• 3.1.3 几种典型的多径路由协议
• 3.2 基于AODV的多径QoS路由协议的设计思想
• 3.2.1 RREQ的传播
• 3.2.2 HELLO机制
• 3.2.3 链路修复
• 3.2.4 断链处理
• 3.2.5 采用移动预测的思想
• 3.2.6 提供QoS保障
• 3.3 AODVMQR协议的网络模型及数据结构
• 3.3.1 AODVMQR协议的网络模型
• 3.3.2 AODVMQR协议的数据结构
• 3.4 AODVMQR协议的描述
• 3.4.1 路由发现
• 3.4.2 路由维护
• 3.4.3 业务量的分配
• 3.5 AODVMQR协议的仿真实验
• 3.5.1 仿真模型
• 3.5.2 协议的设计与添加
• 3.5.3 仿真结果格式
• 3.5.4 性能指标
• 3.5.5 性能指标的计算
• 3.5.6 仿真结果分析比较
• 3.6 小结
• 第4章 能量约束的路由协议
• 4.1 引言
• 4.2 ECRP
• 4.2.1 ECRP的基本思想
• 4.2.2 ECRP协议分析
• 4.3 仿真模型和性能分析
• 4.3.1 仿真模型
• 4.3.2 能量参数
• 4.3.3 延时函数
• 4.3.4 性能分析
• 4.4 小结
• 第5章 基于能量的QoS多播路由优化算法
• 5.1 基于能量优化多播路由算法的研究现状
• 5.1.1 概述
• 5.1.2 几种典型的基于能量约束多播路由算法介绍
• 5.2 基于能量的QoS多播路由优化算法
• 5.2.1 网络模型
• 5.2.2 能量模型
• 5.2.3 极值元素组合
• 5.2.4 EQMROA
• 5.2.5 仿真实验
• 5.3 小结
• 第6章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 未来的研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间参加的科研项目
• 攻读博士学位期间发表的论文