Ad Hoc网络中的多路径QoS路由研究

论文摘要

近年来,随着通信技术的快速发展和便携式计算机的普及,人们越来越希望即便是在移动过程中也能使用便携式设备接入网络进行通信。Ad Hoc网络是一种由带有收发装置的移动节点组成的临时性多跳自组织的无线移动通信网络。随着Ad Hoc网络传输多媒体业务需求的拓展,必然要求网络支持服务质量(QoS)。然而Ad Hoc网络的无线多跳、带宽资源受限、网络拓扑动态变化给QoS研究带来了很大的挑战。本文总结了国内外的相关研究成果。对Ad Hoc网络中的路由协议进行了详细的阐述,在研究了Ad Hoc路由算法TORA的基础上,提出了一种新的基于TORA的多路径QOS路由算法。TORA是一种基于链路反转方法的自适应分布式路由算法,适合高速动态的多跳无线网络。本文首先总结了国内外学者在TORA研究上的成果,包括基于QOS支持的TORA算法和基于多路径选择的TORA算法。然后,本文基于TORA算法设计了一种新的多路径QoS路由算法Q_MTORA,从以下三个方面对TORA算法进行了改进：在IMEP中添加链路带宽和时延域、在路由请求分组中增添QoS参数、使用路径的权值作为路径选择度量。该算法根据链路状态选择能够满足QoS要求的多条路径,充分利用多路径路由的优势,增强了网络的负载均衡能力,提高了网络资源利用率,更好地满足了多媒体业务的QoS需求。最后,本文使用网络模拟器NS2对多路径QoS路由算法进行了仿真实验。将得到的实验数据和TORA协议的实验数据进行对比,结果表明在网络拓扑变化较快或网络负载较重的情况下,多路径QoS路由算法具有更小的端到端时延和更高的数据分组接收成功率,因此具有较高的应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 前言
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 什么是Ad Hoc网络
• 1.3 Ad Hoc网络的特点
• 1.3.1 分布式操作和自组织性
• 1.3.2 带宽受限和链路带宽易变
• 1.3.3 移动性与网络拓扑动态性
• 1.3.4 设备性能的局限性
• 1.3.5 网络的安全性和可扩展性不强
• 1.4 Ad Hoc网络的应用
• 1.4.1 军事应用
• 1.4.2 紧急、突发和临时场合
• 1.4.3 个人通信
• 1.5 当前Ad Hoc网络研究的主要问题
• 1.5.1 信道接入技术
• 1.5.2 路由协议
• 1.5.3 服务质量QoS
• 1.5.4 安全问题
• 1.6 本文的主要工作及其结构
• 第2章 Ad Hoc网络的QOS路由协议
• 2.1 Ad Hoc网络的路由协议的性能指标
• 2.1.1 定性性能指标
• 2.1.2 定量性能指标
• 2.2 Ad Hoc网络中的路由协议
• 2.2.1 目的序列距离向量协议DSDV
• 2.2.2 动态源路由协议（DSR）
• 2.2.3 Ad Hoc按需距离向量协议（AODV）
• 2.2.4 各种路由协议之间的比较
• 2.3 Ad Hoc网络中的QoS路由
• 2.3.1 什么是QoS路由
• 2.3.2 网络加权图模型
• 2.3.3 QoS度量的分类
• 2.4 Ad Hoc网络QoS路由协议
• AODV'>2.4.1 Q_AODV
• MSR'>2.4.2 Q_MSR
• 2.5 QoS路由协议评价
• 第3章 基于TORA的QOS路由研究
• 3.1 TORA协议
• 3.1.1 TORA协议路由创建
• 3.1.2 TORA路由维护
• 3.1.3 TORA路由删除
• 3.1.4 TORA协议支持QoS的不足
• 3.2 基于TORA的QoS路由算法研究
• TORA'>3.2.1 QoS_TORA
• 3.2.2 M TORA
• 3.2.3 基于TORA的QoS路由算法评价
• MTORA'>第4章 多路径QOS路由算法Q_MTORA
• 4.1 数学模型
• 4.2 算法设计的关键问题
• 4.2.1 链路带宽计算
• 4.2.2 链路时延计算
• 4.2.3 多路径选择
• 4.2.4 流量分配策略
• MTORA算法描述'>4.3 Q_MTORA算法描述
• 4.3.1 算法的基本思想
• 4.3.2 路由创建
• 4.3.3 路由维护
• 4.3.4 路由删除
• 4.3.5 数据结构
• 第5章 仿真实验与结果分析
• 5.1 NS2网络仿真概述
• 5.1.1 NS2的软件组成
• 5.1.2 NS2构件库
• 5.1.3 NS2的网络元素
• 5.1.4 仿真过程
• 5.2 仿真参数选择
• MTORA模拟'>5.3 Q_MTORA模拟
• 5.3.1 TORA在NS2中的实现
• MTORA在NS2中的模拟'>5.3.2 Q_MTORA在NS2中的模拟
• MTORA的实验比较'>5.4 TORA与Q_MTORA的实验比较
• 5.4.1 实验平台和系统
• 5.4.2 实验模型
• 5.5 仿真结果分析
• 5.5.1 端到端时延
• 5.5.2 数据分组发送成功率
• 5.6 本章小结
• 第6章 总结和展望
• 6.1 研究特点和优势
• 6.2 不足和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文