分级Ad Hoc网络的组网研究

论文摘要

移动Ad hoc网络(MANET)是一种不需要基础设施的多跳无线网络,它由多个无线节点组成,没有中心控制节点,是完全分布式的网络结构。网络节点可以随意移动,网络拓扑结构不断变化,组网灵活、方便、快速,有很强的抗毁性和抗干扰性,主要满足紧急、临时通信和军用移动通信的要求。Ad hoc网络按照节点间的组织关系可分为平面和分级两种结构:平面结构中节点之间为平等关系,网络健壮、安全性强,主要适用于中小型网络;分级结构的网络则由多个群组成,各群群首集中管理成员信息和提供群间路由,其良好的可扩展性非常适合大型网络。分级结构又可按照通信方式分为单频和多频分级两种。对于大型移动Ad hoc网络,需要高效的组网机制来实现控制开销少、可扩展性强的有机组织和运行。本论文通过对网络分级(分群)方式的选择、动态分群、IPv6地址自动配置、分级路由、移动性管理、群首数据库备份等问题的研究和分析,设计了一套以HOLSR(Hierarchical Optimum Link State Routing)路由协议为核心的多频分级Ad hoc网络优化组网方案。HOLSR协议是一种以平面OLSR为基础针对节点异构大型Ad hoc网络提出的分级路由协议,它充分考虑了异构网络的特点,在弥补了平面OLSR协议可扩展性不强这一缺陷的同时加入了分群和群成员信息交换机制。在HOLSR协议的基础上,本文的组网方案整合了动态分群和IPv6地址自动分配算法,设计了基于群成员信息交换的移动性管理算法,提出了群首数据库备份机制,目标是以尽量小的控制开销完成高效可靠、可扩展性和抗毁性强的多级网络自动组织及管理。仿真结果表明,该方案在大规模多频分级结构场景中能充分发挥网络中高性能节点的作用,提高组网过程的效率和性能,有效减小运行维护过程中的控制开销,保障了网络在移动过程中通信的快速、稳定和连续性,同时对网络的群移动方式提供了良好的支持。该方案为大型分级移动Ad hoc网络的组网实现提供了参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 本文的研究内容
• 1.3 本文的章节安排
• 第二章 Ad hoc 网络组网的研究现状
• 2.1 移动Ad hoc 网络的结构
• 2.2 移动Ad hoc 网络的路由协议
• 2.2.1 平面路由协议
• 2.2.2 分级路由协议
• 2.3 移动Ad hoc 网络的IP 地址分配算法
• 2.3.1 分布式IP 地址分配算法
• 2.3.2 集中式IP 地址分配算法
• 2.3.3 IP 地址分配算法小结
• 2.4 移动Ad hoc 网络的移动管理算法
• 2.5 本章小结
• 第三章 多频分级Ad Hoc 网络的组网方案
• 3.1 组网方案概述
• 3.2 组网流程设计
• 3.3 HOLSR 路由协议
• 3.3.1 平面OLSR 协议
• 3.3.2 HOLSR 中群的生成
• 3.3.3 群首间的信息交换
• 3.3.4 拓扑控制信息的传播与数据的发送
• 3.4 IPv6 地址自动配置与群的形成
• 3.4.1 多频分级Ad Hoc 网络节点的IPv6 地址结构
• 3.4.2 IPv6 地址的逐级配置与群的形成
• 3.5 路由协议和IPv6 地址结构的协同
• 3.5.1 压缩路由控制报文和各表项的大小
• 3.5.2 路由控制报文与数据的发送
• 3.6 移动性管理算法
• 3.7 群首数据库的备份机制
• 3.7.1 候补群首的选择
• 3.7.2 群首数据库的备份
• 3.7.3 候补群首身份的提升
• 3.8 本章小结
• 第四章 仿真系统设计
• 4.1 仿真设计思想
• 4.2 仿真软件平台
• 4.3 分级Ad hoc 网络的仿真模型设计
• 4.3.1 无线节点模型
• encap 模块'>4.3.2 Data_encap 模块
• 4.3.3 HOLSR 路由模块
• 4.4 本章小结
• 第五章 仿真结果与分析
• 5.1 仿真场景设置
• 5.1.1 平面组网场景
• 5.1.2 多频分级组网场景（随机路点移动）
• 5.1.3 多频分级组网场景（群移动）
• 5.1.4 群首静止的两级网络场景
• 5.2 仿真评估参数设置
• 5.3 仿真实验与结果分析
• 5.3.1 IP 地址分配性能比较
• 5.3.2 路由协议性能比较
• 5.3.3 端到端通信性能比较
• 5.3.4 分级组网方案性能测试（一）
• 5.3.5 分级组网方案性能测试（二）
• 5.3.6 移动性管理性能测试
• 5.4 结论
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历、研究工作及获奖情况