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一种基于灰色预测模型的AODV路由协议优化策略

2020-12-11阅读(1006)

一种基于灰色预测模型的AODV路由协议优化策略

论文摘要

Ad hoc网络作为一种特殊的无线网络,具有多跳、自组织、无中心等特点。由于Ad hoc网络组网快捷、灵活,且不受固定基站束缚,使它十分适合于军事或一些紧急场合的应用。然而Ad hoc网络节点具有频繁移动的特性,使传统的基于有线网络下的路由协议很难适应Ad hoc网络。因此,设计一个适合Ad hoc网络的路由协议成为当今Ad hoc网络的研究热点。本文首先对Ad hoc网络做了详细介绍,之后对目前被广泛认可的Ad hoc网络路由协议进行了阐述,并针对AODV协议指出其优缺点。接着介绍了负载均衡路由协议的基本概念,然后对随机早期检测理论、灰色系统理论做了深入的分析,并指出将其运用到路由协议设计上的可行性。由于AODV协议在路由发现过程中不对节点当前负荷进行判断,直接处理收到的路由请求报文,可能造成节点的拥塞；此外,AODV协议仅依靠跳数作为路由度量,不考虑路由负载状况,可能导致链路繁忙,网络时延增大。因此,本文借鉴负载均衡的思想设计了Q_AODV协议。Q_AODV协议以接口队列长度为度量计算流量负载。在路由发现阶段,中间节点借鉴随机早期检测理论采取接入控制,对接收到的路由请求报文进行概率丢弃,从而减轻了高负荷节点的数据流压力；与此同时,目的节点通过延时应答的方式根据路径总负载而不是跳数来选择最优路径。Q_AODV协议采用优化后的路由发现策略使数据包始终选择负载较轻的路径传输,从而使业务流均匀地分布在整个网络中,避免了局部超载现象的产生。然而Q_AODV协议缺乏路由维护机制,当节点的分组处理速度小于分组接收速度时很容易出现链路拥塞、数据包丢失等情况。因此本文对AODV协议做了进一步优化,在Q_AODV协议的基础上加入了流量预测机制,设计了GM_AODV协议。与Q_AODV协议不同,GM_AODV协议具有良好的路由维护机制。在路由维护阶段,节点会使用灰色系统理论进行实时流量预测,并根据节点下一时刻的流量负载情况,在节点发生拥塞之前提前更新路由,从而提高了数据传输的可靠性。最后,本文对AODV协议、Q_AODV协议、GM_AODV协议进行了NS2仿真对比。通过对不同发包率和不同数据连接的情况分别对比分析,得出结论：Q_AODV协议与AODV协议相比,在降低了平均延时、丢包率的同时,提高了节点数据转发能力。而GM_AODV协议与Q_AODV协议相比,在分组投递率和平均延时等性能方面有进一步提高。本文从流量控制的角度对AODV协议进行了优化,然而影响协议性能的因素有很多,因此在接下来的研究中需要综合考虑这些因素。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 Ad hoc网络
  • 1.1.1 Ad hoc网络概述
  • 1.1.2 Ad hoc网络的特点
  • 1.1.3 Ad hoc网络的应用
  • 1.1.4 Ad hoc网络研究热点问题
  • 1.2 论文选题的目的和意义
  • 1.3 论文的主要工作
  • 1.4 论文组织结构
  • 第二章 相关技术研究
  • 2.1 Ad hoc网络路由协议概述
  • 2.1.1 Ad hoc网络路由协议的分类
  • 2.1.2 表驱动路由协议
  • 2.1.3 按需路由协议
  • 2.1.4 混合式路由协议
  • 2.2 负载均衡路由协议概述
  • 2.3 随机早期检测理论
  • 2.3.1 随机早期检测的基本原理
  • 2.3.2 衍生的RED算法
  • 2.4 灰色系统理论
  • 2.4.1 灰色系统理论的产生和发展
  • 2.4.2 灰色系统的建模思想
  • 2.4.3 GM（1,1）模型的建立及计算过程
  • 2.5 本章小结
  • AODV）'>第三章 基于AODV的负载均衡协议的设计（QAODV）
  • 3.1 AODV协议的优缺点
  • AODV协议的设计思想'>3.2 QAODV协议的设计思想
  • 3.3 负载探测的标准和计算方法
  • 3.3.1 负载探测的标准
  • 3.3.2 负载探测的计算方法
  • AODV协议的设计要点'>3.4 QAODV协议的设计要点
  • 3.4.1 包含流量信息的RREQ报文
  • 3.4.2 包含流量信息的RREP报文
  • 3.4.3 包含流量信息的路由表
  • 3.4.4 定时器的实现
  • 3.4.5 流量的跨层提取
  • 3.4.6 改进的RED算法
  • AODV协议的实现'>3.5 QAODV协议的实现
  • AODV的负载均衡机制'>3.5.1 QAODV的负载均衡机制
  • AODV协议的实现流程'>3.5.2 QAODV协议的实现流程
  • 3.6 仿真与性能分析
  • 3.6.1 NS2概述
  • 3.6.2 仿真环境和参数设置
  • 3.6.3 路由性能评价标准
  • 3.6.4 仿真与性能分析
  • 3.7 本章小结
  • AODV）'>第四章 基于灰色预测模型的AODV协议的优化策略（GMAODV）
  • 4.1 流量预测的可行性分析
  • 4.2 GM（1,1）模型用于网络流量预测的可行性
  • 4.3 GM（1,1）模型的改进
  • 4.3.1 边界条件的改进
  • 4.3.2 基于网络特性的改进
  • AODV协议的优缺点分析'>4.4 QAODV协议的优缺点分析
  • AODV协议的设计思想'>4.5 GMAODV协议的设计思想
  • AODV协议的实现要点'>4.6 GMAODV协议的实现要点
  • AODV协议的状态机'>4.6.1 GMAODV协议的状态机
  • AODV协议的协议报文类型'>4.6.2 GMAODV协议的协议报文类型
  • 4.6.3 流量预测机制的实现
  • 4.6.4 预警信号的发送条件
  • 4.6.5 预警信号的功能实现
  • 4.6.6 路由更新的条件
  • AODV协议的实现流程'>4.7 GMAODV协议的实现流程
  • AODV协议的路由发现机制'>4.7.1 GMAODV协议的路由发现机制
  • AODV协议的路由维护机制'>4.7.2 GMAODV协议的路由维护机制
  • 4.8 仿真与性能分析
  • 4.8.1 仿真环境和参数
  • 4.8.2 仿真与性能分析
  • 4.9 本章小结
  • 第五章 总结与展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录
  • 详细摘要

    • 相关论文文献

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    • [2].基于AODV的多弹组网速度感知路由算法[J]. 兵器装备工程学报 2019(05)
    • [3].一种面向无线传感网络的AODV改进路由协议[J]. 传感技术学报 2018(11)
    • [4].基于AODV的多度量无线路由算法研究[J]. 半导体光电 2016(06)
    • [5].无线传感器网络AODV路由算法改进[J]. 现代职业教育 2016(36)
    • [6].面向AODV的有效路由选择的研究[J]. 现代电子技术 2019(06)
    • [7].基于位置预测与多径回复的链路稳定型AODV研究[J]. 电子测量技术 2018(05)
    • [8].一种基于AODV的均衡优化协议[J]. 信息通信 2017(03)
    • [9].基于能量有效的逆向AODV路由协议研究[J]. 计算机应用研究 2015(06)
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