MANET网络中AODV协议性能研究

论文摘要

无线移动ad hoc网络（MANET，Mobile Ad hoc Network）是一种不依赖于固定网络结构、可以快速展开、网络中节点处于完全平等地位的网络，具有拓扑多变性、能量有限、带宽有限、自组织、多跳性等特点。路由协议是制约网络发展的关键因素。自组网络按需距离矢量路由（AODV，Ad hoc On-demand Distance Vector）协议是一种典型的基于需求的路由协议，具有操作简单、按需路由、无路由环路、可扩展性好等优点。其缺点在于：没有考虑路由负载、冗余消息较多、协议开销大、运动时路由优化性能不佳等问题。为了解决上述问题，本文首先介绍了标准AODV协议的工作原理，然后研究了冗余消息与各种运动模型的关系，设计了一种网络冗余RREQ消息产生机制，该机制的核心是存储转发RREQ消息，通过实验证明冗余RREO消息对协议性能有较大的影响。在此基础上，为了减少网络中的冗余消息，针对标准AODV协议没有考虑路由负载的不足，基于给RREQ路由查询消息增加生存时限和给RREP路由应答消息增加回复延迟的思想，提出了AODV-DL协议，改进后的协议能够兼顾路由间的负载平衡，同时能有效减少冗余消息。本文同时提出一种基于计数策略的AODV改进协议—AODV-BH协议。在AODV-BH中，节点根据收到的RREQ消息计数来判断是否转发查询消息，当计数大于某个阈值时，节点不进行转发，从而减少冗余消息改善协议性能。这是利用Ad hoc网络的内在性质：在网络中的稠密区域，一些节点不需要进行消息的重新广播就可以获得与原有简单广播同样甚至更好的性能。AODV-BH协议与AODV-DL协议、标准AODV协议相比，更适用于网络节点分布稠密或业务量比较大的情况下，在网络节点相对稀疏或业务量较小时退化为标准AODV协议。我们在网络模拟器NS2环境下进行了仿真实验，按照RFC 2501要求分别考察了协议的数据分组交付率、平均端到端延迟、路由负载、路由优化性能。经实验验证，AODV-BH和AODV-LQ以比较小的代价取得了比较好的改进效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 图表目录
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究内容
• 1.3 论文组织
• 第二章 AODV协议工作原理
• 2.1 AODV协议综述
• 2.2 AODV协议术语
• 2.3 AODV协议的消息格式
• 2.4 AODV协议操作过程
• 2.4.1 AODV协议的路由管理
• 2.4.2 路由请求处理
• 2.4.3 路由应答处理
• 2.4.4 连接管理与维护
• 2.4.5 特殊情况处理
• 第三章 对标准AODV协议的改进
• 3.1 影响标准AODV协议性能的原因分析
• 3.1.1 数据发包率和RREQ消息的关系
• 3.1.2 节点运动速度和RREQ消息的关系
• 3.2 冗余RREQ消息对标准AODV性能的影响
• 3.2.1 冗余RREQ消息与分组交付率的关系
• 3.2.2 冗余RREQ消息与端到端延迟的关系
• 3.2.3 冗余RREQ消息与路由优化性能的关系
• 3.3 增加时限和负载平衡的AODV改进算法（AODV-DL）
• 3.3.1 AODV-DL算法思想
• 3.3.2 AODV-DL算法实现
• 3.4 基于计数策略的AODV改进算法（AODV-BH）
• 3.4.1 AODV-BH算法思想
• 3.4.2 AODV-BH算法实现
• 第四章 实验结果与分析
• 4.1 NS-2实验环境
• 4.1.1 NS-2简介
• 4.1.2 NS-2无线模块
• 4.1.3 在NS-2中实现AODV-DL算法
• 4.1.4 在NS-2中实现AODV-BH算法
• 4.2 结果评价标准
• 4.3 AODV-DL实验结果与分析
• 4.3.1 实验环境设定
• 4.3.2 结果与分析
• 4.4 AODV-BH实验结果与分析
• 4.4.1 实验环境设定
• 4.4.2 结果与分析
• 第五章 总结和展望
• 参考文献
• 附录Ⅰ
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢