移动Ad Hoc网络中基于能量耗散率的ODMRP路由协议的研究与实现

论文摘要

移动Ad Hoc网络是由一组无线节点组成,不需要固定基础设施的无线通信网络。移动Ad Hoc网络有很多与自身结构相关的特点,如动态网络拓扑结构、带宽是受限的、链路的容量有限及各种操作受到能量限制等,这些特点都会影响路由协议的设计。在Ad Hoc网络的节点非常依赖于电池的有效使用。在过去的几年中,研究和开发移动AdHoc网络路由协议方面做了大量的研究工作,并且提出了很多的主动和被动的路由协议。本文在对组播路由协议研究的基础上,考虑移动Ad Hoc网络中节点的移动特点以及能量有限的等特征,提出一种基于能量耗散率的ODMRP路由协议。一方面,提出一种基于最小耗散率和移动预测的路由选择机制,综合考虑节点能量消耗时间和链路的连接时间等路由质量信息。在此基础上为了实现这个路由选择机制,提出一种基于最小耗散率和移动预测的路由选择算法,在路由发现过程中选择相对移动较慢而且能量充足、能量消耗速率较低的转发组节点,这样建立的路由不仅稳定性好而且均衡了负载流量,网络节点寿命更长。另一方面,为实现能量耗散率的计算,详细的定义一个能量消耗模型,用线性公式近似的描述某一段时间内节点能量的消耗,从而计算出的能量耗散率可以动态的反应出在当前的流量负载下节点能量的消耗水平。最后,为了在链路断裂之前修复路由,根据稳定连接时间实现动态刷新网格的功能,更好的维护路由。本文详细描述了DR-ODMRP路由协议,并在NS2网络仿真平台上实现DR-ODMRP路由协议。然后在不同的CBR发送速率、节点低速和高速移动场景下对DR-ODMRP和ODMRP进行仿真模拟实验。最后进行仿真结果分析,对DR-ODMRP与ODMRP路由协议在数据包的递交率、端到端延时和节点生存时间三方面的性能做了比较和分析。从实验数据与结果可以看出,DR-ODMRP路由协议在这三方面都有不同程度上的改善,DR-ODMRP在网络负载流量比较大时,性能表现的非常突出。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 AD HOC网络的概述
• 1.2 AD HOC网络的特点及应用
• 1.3 AD HOC网络中的关键技术及面临的挑战
• 1.4 本文的内容及组织结构
• 第2章 移动AD HOC网络组播路由协议
• 2.1 AD HOC网络中组播路由协议的分类
• 2.2 基于树结构的组播路由协议
• 2.2.1 按需距离矢量组播路由协议
• 2.2.2 组播核心分布式Ad Hoc路由协议
• 2.3 基于网格结构的组播路由协议
• 2.3.1 按需组播路由协议
• 2.3.2 核心辅助的网格协议
• 2.4 典型组播路由协议的比较和分析
• 2.5 小结
• 第3章 基于能量耗散率的ODMRP协议
• 3.1 DR-ODMRP协议的路由选择机制
• 3.1.1 基于最小延迟的路由选择机制
• 3.1.2 稳定路由的选择机制
• 3.1.3 基于最小耗散率和移动预测路由的选择机制
• 3.2 AD HOC网络中能量感知路由算法
• 3.2.1 能量感知路由算法
• 3.2.2 最小耗散率和移动预测路由算法
• 3.3 DR-ODMRP协议的设计
• 3.3.1 组播路由与网格的生成
• 3.3.2 DR-ODMRP协议的数据结构
• 3.4 小结
• 第4章 基于能量耗散率的ODMRP路由协议在NS2中的实现
• 4.1 NS2网络仿真平台
• 4.1.1 NS2基本结构
• 4.1.2 NS2仿真基本流程
• 4.2 基于能量耗散率的ODMRP路由协议的实现
• 4.2.1 NS2无线模型和移动节点的配置
• 4.2.2 消息接收的实现
• 4.2.3 消息发送的实现
• 4.2.4 网格的动态刷新在NS2的实现
• 4.2.5 在NS2中添加DR-ODMRP路由协议
• 4.3 小结
• 第5章 仿真实验及结果分析
• 5.1 仿真介绍
• 5.1.1 仿真场景
• 5.1.2 协议性能评价指标
• 5.2 模拟结果分析
• 5.2.1 不同的CBR发送速率
• 5.2.2 不同的节点最大移动速度
• 5.3 小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文