双频分级Ad hoc网络的组网协议设计与实现

论文摘要

移动Ad hoc网络是一种无固定基础设施,能自动快速组网的动态多跳网络。Ad hoc网络结构可分为对等式平面结构和分级结构。分级网络结构相对于平面网络结构具有良好的可扩展性。根据节点的网络配置和相应的硬件支持,分级结构网络又可被分为单频分级网络和多频分级网络。而分级网络路由协议是分级组网的核心。本文在研究分级Ad hoc网络现有路由协议的基础上,提出了双频分级路由协议DHR。该协议以最优链路状态路由协议OLSR为基础,借鉴分级最优链路状态路由协议HOLSR的分簇和分层算法,提出了切换簇的判别机制,解决了节点移动导致的簇间切换震荡问题。同OLSR相比,由于控制报文被有效地限制在本层内传送,且拓扑控制报文TC仅在本层的本簇内部转发,控制报文开销得到了有效降低;当某个簇内的拓扑结构发生变化时,只需重新计算本簇内节点的路由表,因此路由开销也明显减少。通过对提出的DHR组网路由协议的分析研究,本文重点设计了基于Linux OS平台的DHR路由协议实现方案和程序代码,并搭建双频分级Ad hoc实验网络,测试了分簇、分级路由的建立和维护、移动性管理(包括节点动态入网、节点簇内移动、节点簇间移动)等功能和性能。实验结果表明,该方案可以迅速、有效地完成分级网络的组网,在节点移动的情况下未出现簇间切换情况,仍然可以保持通信的持续性,且控制开销更小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究内容
• 1.3 本文章节安排
• 第二章 Ad hoc 网络路由技术
• 2.1 Ad hoc 路由协议面临的问题
• 2.2 Ad hoc 网络结构
• 2.3 Ad hoc 路由协议分类
• 2.4 OLSR 路由协议
• 2.5 HOLSR 路由协议
• 2.6 小结
• 第三章 双频分级DHR 路由协议设计
• 3.1 双频分级网络路由需求
• 3.2 DHR 的分层路由
• 3.3 组网流程
• 3.4 节点簇间切换震荡优化
• 3.5 形成簇过程
• 3.6 拓扑信息处理
• 3.7 簇间的信息交换
• 3.8 控制报文格式和数据信息表
• 3.8.1 CIA
• 3.8.2 HELLO
• 3.8.3 TC
• 3.8.4 HTC
• 3.8.5 数据存储表项
• 3.9 小结
• 第四章 DHR 路由协议的实现
• 4.1 实验系统任务
• 4.2 实现方案整体框架
• 4.3 DHR 实现所需的关键技术
• 4.3.1 表存储结构
• 4.3.2 事件调度
• 4.3.3 套接口
• 4.3.4 系统网络参数设定
• 4.4 DHR 程序架构
• 4.4.1 一级节点
• 4.4.2 二级节点
• 4.5 DHR 参数设定
• 4.6 本章小节
• 第五章 实验结果及分析
• 5.1 实验系统概述
• 5.1.1 网络场景描述
• 5.1.2 实验系统配置
• 5.2 静态组网测试
• 5.3 动态组网测试
• 5.3.1 节点自动入退网
• 5.3.2 二级节点移动测试
• 5.4 协议性能测试
• 5.4.1 协议开销和端到端吞吐量
• 5.4.2 端到端丢失率和往返时延
• 5.5 本章小节
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 作者在校期间取得的学术成果