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1、中国科学技术大学 硕士学位论文 Ad Hoc网络路由算法研究 姓名：黄世林 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：王培康 20040601 中国科学技术大学硕士学位论文 摘 叼狮一z 二 要7 7 吻f ，D 二 A dH o c 网络是种完全由移动节点组成的分布式网络，它不需借助中心节点 或其他一些预先已经存在的固定的网络基础设施，各个节点之间通过无线信道相 互通信。由于无线信道的通信范围有限，A d H o c 网络是多跳的，每个节点必须 同时担当主机和路由器的功能。此外由于节点的随机运动，其网络拓扑结构经常 发生变化。这些特点使得A dH o c 网络的路由与其他网络相比更
2、加复杂。传统因特 网的路由协议不能适应A dH o c 网络拓扑结构快速变化的需要，所以要对A dH o c 网络设计适合其自身特点的新的路由协议。 目前A dH o c 网络方面的路由协议有许多，总的来说，可以归分为两类；表驱 动路由协议和按需路由协议。其中按需路由协议更加适合A dH o e 网络多跳和拓扑 结构变化的特性。本文在对既有的A dH o e 网络路由研究的基础上，提出一种新的 按需路由协议一一基于连接预测的综合路由协议( I n t e g r a t e dr o u t i n gP r o t o c o l b a s e dO HL i n k a g eP r e
3、 d i c t i o n ) 。协议首先通过对前后接收到的邻居节点的无线 信号的强度比较来预测该节点和邻居节点之间的连接时间。其次，协议综合考虑 节点的一E 闲程度，节点的运动速度以及节点之间的连接时间等影响路由效率的多 方面因素来选择最佳路由。此外，在邻居节点之间连接预测的基础上，给路由标 上一个可信的有效时闯，从而减小了路由维护的开销，节约网络资源。 本文通过仿真试验，对I P L P 协议和A O D V 协议的网络性能进行比较。仿真结果 表明在相同的网络环境下，I P L P 协议比A O D V 协议具有更高的系统吞吐量和通信成 功率，以及更低的报文丢失率。 关键词A dH o
4、c 网络多跳拓扑结构连接预测综合路由 3 中国科学技术大学硕士学位论文 A b s t r a c t A nA dH o cn e t w o r ki sad i s t r i b u t e dn e t w o r kc o m p o s e do fm o b i l en o d e sw i t h o u t t h er e q u i r e di n t e r v e n t i o no fc e n t r a la c c e s sp o i n to re x i s t i n gn e t w o r ki n f r a s t r u c t u
5、r e ， N o d e so fA dH o en e t w o r kc o m m u n i c a t ee a c ho t h e rb yw i r e l e s sc h a n n e l s B e c a u s eo f t h el i m i t so ft h en o d e st r a n s m i s s i o n r a n g ，A dH o c n e t w o r k sa r cm u l t i h o p i n ga n da l l N o d e si nn e t w o r k sa c tn o to n l ya
6、sc l a s s i ch o s t sb u ta l s oa sr o u t e r s F u r t h e r m o r et h e r a n d o mm o v e m e n to ft h en o d em a k e st h en e t w o r kt o p o l o g yc h a n g ef r e q u e n t l y I na w o r d ，t h es p e c i a l t yo f t h eA d H o cn e t w o r km a k e si t sr o u t i n gm o r e c o m
7、 p l e x t h a no t h e r n e t w o r k s T r a d i t i o n a li n t e r n e tr o u t i n g p r o t o c o l s c a n tm e e tt h eq u i c k l y c h a n g i n go ft h e n e t w o r kt o p o l o g y ，S On e w r o u t i n gp r o t o c o l sw h i c ha r es u i t a b l ef o rA d H o cn e t w o r k m u s t
8、b ed e s i g n e d I nag e n e r a lw a y ，t h er o u t i n gp r o t o c o l sf o rA dh o cn e t w o r k sc a nb ed i v i d e di n t o t w o p a r t s ：O n d e m a n dr o u t i n g a n dt a b l e d r i v e n r o u t i n g G e n e r a l l y t a b l e - d r i v e n r o u t i n gi sc o n s i d e r e dm
9、 o r es u i t a b l ef o rA d h o cn e t w o r k s B ys t u d y i n gm a n yk i n d so f r o u t i n gp r o t o c o l s f o rA dH o cn e t w o r k sw ep r o p o s eal q e wa l g o r i t h mf o rA dH o c n e t w o r kr o u t i n g t h eI n t e g r a t e dr o u t i n gP r o t o c o lb a s e do nL i n
10、k a g eP r e d i c t i o n ( I P L P ) F i r s t l y ，i nI P L Pan o d ep r e d i c t sl i n k a g e t i m eb e t w e e ni t s e l fa n dt h en e i g h b o r sb y c o m p a r i n gt h ep o w e r so f t h ew i r e l e s ss i g n a l sw h i c hi st r a n s m i t t e db yt h en e i g h b o r s S e c o
11、n d l y ，I P L Pp i c k st h em o s te f f i c i e n tp a t h sb yc o n s i d e r i n gt h es p e e d ，b u s y s t a t eo f n o d e sa n d l i n k a g e t i m eb e t w e e nn o d e sL a s t l y ，b a s e do nl i n k a g e t i m eb e t w e e nn o d e s I P L Pd e t e r m i n et h ev a l i dt i m eo fa
12、 l lp a t h s ，A saR e s u l ti tr e d u c e sr o u t em a i n t a i n m g o v e r h e a da n ds a v e sn e t w o r kr e s o u r c e A p e r f o r m a n c ec o m p a r i s o nb e t w e e nI P L Pa n dA O D V i sc a r r i e do u t A n dt h e r e s u l t so f s i m u l a t i o n p r e s e n t s t h a
13、tI P L Ph a sa b i g g e rt h r o u g h p u t a n d h i g h e r S U C C E S S f u l c o m m u n i c a t i o nr a t ea n dl o w e rl o s t d a t ar a t et h a nA O D V K e yW o r d ：A dH o cN e t w o r k ，M u l t i h o p ，T o p o l o g y L i n k a g eP r e d i c t i o n ，I n t e g r a t e d R o u t i
14、 n g 4 中国科学技术大学硕士学位论文 第一章引言 A dH o c 网络【3 7 】是由一组带有无线收发装置的移动节点组成的多跳临时自 治网络。它不依赖于任何现有的通信基础设施，也不需要任何的中心控制节点， 是一种全分布式的网络。A dH o c 网络也称M A N E T ，即M o b i l eA dH o c N e t w o r k s ， 与早期的“多跳分组无线网”( M u l t i h o p P a c k e t R a d i o N e t w o r k s ) ，“自组织无 线通信网”( S e l fO r g a n i z i n gR a d i
15、oC o m m u n i c a t i o nN e t w o r k s ) ，“移动网状网” ( M o b i l eM e s hN e t w o r k s ) ，以及“可重构无线网”( R e c o n f i g u r a b l eW i r e l e s s N e t w o r k s ) 属于同一个概念。由这些名称可见，多跳，自组织和移动性是A dH o c 网络的主要特点，所以国内有的文献把A d H o c 网络称为自组网。 随着I n t e r n e t 技术和移动通信技术的发展，A dH o c 网络受到越来越广泛的关 注。目前，国内外已有许
16、多研究机构对A d H o c 网络展开研究。美国的许多大学， 如C a l i f o r n i a ，C a m e 垂eM e l l o n ，U CB e r k e l e y ，M a r y l a n d 等都设立了专门的研究 室，从智能天线，无线链路控制，网络协议，仿真环境以及应用实现等多方面开 展研究。S U N ，N o k i a 等商业机构，法国国家计算机实验室以及其他一些国家的 学术团体也从事这方面的研究工作。另外，I n t e r n e t 工程任务组( I E T F ) 也已经 成立专门的研究小组一- - M A N E T 工作组，负责A dH o c 网络相关协议的标准化 工作【1 。 A d H o c 网络路由协议的研究是A dH o c 网络研究的热点和难点，从一开始就 受到广泛的关注。A dH o c 网络的路由与传统网络的路由相比更加复杂，更加富 有挑战。其主要原因有：第一，A dH o c 网络的中的节点是随机移动的，因此路 由协议必须适应A dH
