Ad Hoc网络节能和多径路由算法研究

Ad Hoc网络节能和多径路由算法研究

论文摘要

Ad Hoc网络(MANET)是由一组移动终端临时、动态组成的多跳无线网络,它不需要使用任何现有的网络基础设施或中心化管理。因为自组织、快速部署和无需任何固定基础设施等特点,Ad Hoc网络被广泛应用于救灾、分布式协作计算和战场自动化等场合。在Ad Hoc网络中由于移动终端频繁移动造成网络拓扑结构动态变化,路由问题成为无线Ad Hoc网络研究与应用的关键和难点。有效的路由协议对于屏蔽底层的不利因素,为上层提供稳定、可靠、高效的通信支持起着重要作用。传统有线网络中所使用的路由协议已经不再适应Ad Hoc网络动态变化的拓扑结构,必须设计新的Ad Hoc网络路由协议。近年来,出现了一些专门适用于Ad Hoc网络的路由协议,如AODV,DSR,DSDV等。但就整体而言,Ad Hoc网络路由技术仍处于研究的初级阶段,还有待于进一步的深入研究。在Ad Hoc网络中,移动终端通常是由能量有限的电池来供电的,若某些终端由于能量耗尽而停止工作,就有可能导致整个网络的分裂。因此,如何降低终端的能耗、延长终端的工作时间是一个关键问题。本文提出了一种基于DSR的能量感知路由算法WEADSR(Weighted Energy-Aware Routing based on DSR),该算法综合考虑最小化能量消耗和最大化网络生存期两方面的因素,从中找到一个权衡点,以获得较好的综合性能。现有的路由算法大都是单径路由,即只使用一条路径传输分组。当一条链路失效时,只能开始新一轮的路由发现。频繁的路由发现将会带来很大的开销,并且增加端到端的延时。针对这一问题,本文提出了一种基于DSR的多径路由算法MDMSR(MostDisjointed Multipath Source Routing),该算法在尽量不增加路由开销的前提下去寻找最大不相交多径路由,从而改善了由于链路失效造成的延时增加和丢包率问题。本文主要是针对节能路由和多径路由的研究,使用OPNET仿真平台中对提出的节能路由算法WEADSR和多径路由算法MDMSR进行了建模,并通过仿真实验和数据分析证明了算法在解决相关问题方面的有效性。最后对本文的工作进行了总结和展望。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 Ad Hoc网络概述
  • 1.1.1 Ad Hoc网络的发展历程
  • 1.1.2 Ad Hoc网络的定义及特点
  • 1.1.3 Ad Hoc网络结构
  • 1.1.4 Ad Hoc网络的应用
  • 1.1.5 Ad Hoc网络的关键技术
  • 1.2 论文的研究内容和组织结构
  • 1.2.1 论文的研究内容
  • 1.2.2 论文的组织结构
  • 1.3 本章小结
  • 2 Ad Hoc网络路由协议
  • 2.1 Ad Hoc网络路由协议概述
  • 2.1.1 Ad Hoc网络路由协议面临的问题
  • 2.1.2 Ad Hoc网络路由协议的要求
  • 2.2 Ad Hoc网络路由协议的分类
  • 2.2.1 主动路由协议
  • 2.2.2 按需路由协议
  • 2.2.3 分层路由协议
  • 2.2.4 几种典型的Ad Hoc网络路由协议
  • 2.3 节能路由协议
  • 2.3.1 节能路由的度量
  • 2.3.2 最小化总传输能量的节能路由协议
  • 2.3.3 最大化网络生存期的节能协议
  • 2.3.4 两类节能协议的比较分析
  • 2.4 多径路由协议
  • 2.4.1 多径路由协议概述
  • 2.4.2 多径路由的分类
  • 2.4.3 多径路由的稳定性分析
  • 2.4.4 几种典型的多径路由协议
  • 2.4.5 单径路由和多径路由的比较
  • 2.5 本章小结
  • 3 Ad Hoc网络节能路由算法设计
  • 3.1 算法的基本思想
  • 3.1.1 路由发现
  • 3.1.2 路由维护
  • 3.2 算法描述
  • 3.2.1 剩余生命期
  • 3.2.2 分组传输消耗能量
  • 3.2.3 约束函数的定义及权值的选择
  • 3.3 OPNET仿真平台简介
  • 3.3.1 OPNET通信仿真机制
  • 3.3.2 OPNET的建模机制
  • 3.3.3 Ad Hoc网络的节点模型
  • 3.4 仿真结果及分析
  • 3.4.1 评价标准
  • 3.4.2 仿真结果及分析
  • 3.5 本章小结
  • 4 Ad Hoc网络多径路由算法设计
  • 4.1 算法的基本思想
  • 4.2 路由发现
  • 4.2.1 路由发现过程
  • 4.2.2 多路径选择算法
  • 4.2.3 负载分配机制
  • 4.3 路由维护
  • 4.4 仿真结果及分析
  • 4.4.1 评价标准
  • 4.4.2 仿真结果和分析
  • 4.5 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
  • 致谢
  • 相关论文文献

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