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1、河北工业大学 硕士学位论文 无线移动Ad hoc网络路由协议的研究及NS-2仿真 姓名：乔延华 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：刘剑飞 20071101 河北工业大学硕士学位论文 i 无线移动无线移动 Ad hoc 网络路由协议的研究网络路由协议的研究 及及 NS-2 仿真仿真 摘 要 摘 要 移动Ad hoc网络是由一组带有无线通信收发装置的移动终端节点组成的一个多跳、临 时、无中心网络，并以其灵活、健壮、投资少等特性，广泛用于军事、自然灾害应急处理、 移动会议等领域。 路由是Ad hoc网络研究的关键技术之一，也是影响网络整体性能最重要的因素之一。 目前大部分的路由研究
2、着眼于找到一条连接源节点和目的节点的路由，并不考虑当前的网 络流量和数据流的传输要求，一旦网络中的数据流量超过了网络所能承受的限度，数据流 的传输质量将无从保证。随着多媒体等业务引入Ad hoc网络，对文件传输的实时性就有了 更高的要求，因此，如何在网络中提供QoS保证具有越来越重要的意义。 本文从Ad hoc网络的基本概念入手， 对Ad hoc网络的路由协议进行了详细的分析研究。 通过NS-2仿真， 比较分析了移动Ad hoc网络四种典型路由协议AODV、 DSR、 DSDV和TORA 在不同业务连接数下的性能，较为详细地分析了仿真过程以及仿真脚本，通过nam直观图 观看网络运行的具体过程，
3、给出了四种典型协议在不同业务连接数下的分组传送率、平均 端到端时延和归一化路由开销三种性能的比较结果，对四种协议进行了比较分析。通过对 无线移动Ad hoc网络四种典型路由协议的研究和仿真，发现AODV协议具有良好的性能， 能够支持QoS且易于扩展，但又存在不能提供QoS保障、延时较大、路由开销较大等弊端。 鉴于此，本文针对无线Ad hoc网络中的按需距离矢量路由协议AODV，提出了一种改进的 路由协议I-AODV。该协议是在AODV协议的基础上引入QoS保障机制扩展而成，它将带宽 作为QoS路由保障的参数，并通过减少控制消息分组的传送次数来减少路由开销，更好地 保障了无线自组网的服务质量。
4、通过在NS-2中对AODV和I-AODV进行仿真比较， 结果表明， 该协议能较大地改善AODV路由协议的实时性能，路由开销也有了一定量的减少。 关键词：关键词：Ad hoc网络，QoS保障，I-AODV，实时性，路由开销 无线移动 Ad hoc 网络路由协议的研究及 NS-2 仿真 ii RESEARCH ON ROUTING PROTOCOLS FOR WIRELESS MOBILE AD HOC NETWORK AND NS-2 SIMULATION ABSTRACT Ad hoc network is a dynamic multihop wireless network that is
5、 set up with multiple wireless devices without any infrastructure. With the flexibility, robustness and less investment, it has been widely used in military, emergency of natural disaster and mobile conference fields and etc. Routing is one of the key technologies in Ad hoc network, it is also the m
6、ost important factor influencing the network performance.Much works on Ad hoc routing recently are aimed at finding a path connecting the source node and the destination node, they dont consider the transmission requirement of network traffic, once the data traffic exceed the maximum limit of networ
7、k, the transmission quality of the data flow cant be guaranteed. With the appearance of the business required strict QoS (such as multimedia technology), it needs higher real-time performance when transmitting files. Thus providing QoS in Ad hoc networt is of great importance. The concept of Ad hoc
8、network is introduced in this paper and the routing protocol of Ad hoc network is introduced in detail. An attempt has been made to compare the performance of four prominent routing protocols (AODV, DSR, DSDV and TORA) for mobile Ad hoc network. By comparing the packet delivery ratio, average end-to
9、-end delay and normalized routing overhead with different node connections for these four routing protocols, the simulation method and results are presented, the dynamic effect can be seen by the “nam”. According to the theoretical research and simulation results, we can find that AODV has better pe
10、rformance, it can support QoS and it can be extended easily. But it also has some flaws, such as poor QoS guarantee, long delay and high routing overhead. Therefore, an improved protocol (I-AODV) in mobile Ad hoc network is proposed and implemented in NS-2.The protocol is an expansion of AODV protoc
11、ol. Taking bandwidth as the parameter for QoS, and decreasing the routing overhead by reducing the times of transmitting control packets, it provides better assurance for QoS in Ad hoc network. The simulation results show that it improves the real-time and 河北工业大学硕士学位论文 iii normalized routing overhea
12、d performance of AODV. KEY WORDS: Ad hoc network, QoS guarantee, Improved-AODV, real-time, routing overhead 河北工业大学硕士学位论文 1 第一章第一章 绪论绪论 1-1 研究背景及意义研究背景及意义 由于有线通信方式对应用范围的限制，人们发明了无线移动通信1。近几年来，无线移动通信技术 发展迅速，一般来说，常见的移动无线通信技术有：蜂窝移动通信技术、无线局域网和家庭无线网等。 这些技术的出现，极大地方便了人们的生活，同时，也推动了无线移动通信技术的迅速发展。传统的无 线移动通信技术一般采
13、用集中式控制，需要有固定的基础设施的支持，移动终端通过这些固定设施进行 通信交换数据，不具有路由功能，如图1.1所示。但在某些特殊环境下，这远远不能满足需要，比如： 战场上部队迅速展开和推进、野外环境下、紧急事件突发情况下和临时会议等等，在这些情况下，不可 能有固定的基础设施，因此，这就需要一种临时快速自动组网的无线通信技术，这就是Ad hoc网络（无 线移动自组网，简称“自组网”） ，如图1.2所示。 图1.1 传统的无线网络 Fig. 1.1 Traditional wireless network 图 1.2 无线移动 Ad hoc 网络 Fig. 1.2 Wireless mobile
14、 Ad hoc network Ad hoc 网络作为移动计算的一种特殊形式，由于它不需要固定的基站，各个节点均可自由移动，且 能实现动态的链接。加上其具有生存性极强，创建与移动极为方便的特点，使之弥补了蜂窝系统与有线 网络的不足，在许多特殊情况下有着不可替代的作用，可广泛应用于国防战备、灾难援助等无法得到有 无线移动 Ad hoc 网络路由协议的研究及 NS-2 仿真 2 线网络支持或某些只是临时需要通信但建立有线通信网络代价太大的环境， 且可以作为生存性极强的后 备网络。其应用范围可以覆盖工业、商业、医疗、家庭、办公环境、军事等各种场合，例如在个人通信 领域，Ad hoc 可以实现 PDA
15、、手机、掌上电脑等个人电子通信设备之间的通信；在商业领域，Ad hoc 可以组建家庭无线网络系统，进行移动计算和可携带办公等。另外如地震、水灾等紧急场合也需要用到 Ad hoc 网络，尤其在未来战场上，Ad hoc 网络对于高技术武器装备、集中指挥、协同作战和提高作战 机动性等都具有非常重要的意义。从事 Ad hoc 网络的研究对于增强国家的军事实力和提高本国的综合 科技实力都有着重大的意义，而且在不远的将来还会产生相当的经济效益2。 因此，与扩频通信技术一样，源于军事领域研究的移动 Ad hoc 网络，必将对科技进步具有重大促 进作用,其广泛的研究与发展前景，也将给民用产品的开发也带来了巨大
16、的经济和社会效益。而路由协 议作为影响网络性能的一个重要因素，是确保移动自组网正确运行的关键。 开发良好的路由协议是 Ad hoc 网络要解决的首要问题，路由协议也是目前最主要的研究热点和难 点。网络动态变化的拓扑结构是路由协议的最大困难，传统的路由协议难以满足动态变化的拓扑结构， 必须开发新的适用于高度动态变化的 Ad hoc 网络的路由协议。同时，分布式算法、高效及时、安全和 能耗、QoS 保障都是路由协议设计需要考虑的问题。对该领域进行深入而广泛的研究将为移动自组网的 应用提供重要科学依据，以适应我国未来高技术民用和军事发展的需要。本文将重点研究 Ad hoc 网络 的路由协议，并用 NS-2 进行定量分析。 1-2 无线无线 Ad hoc 网络简介网络简介 1-2-1 无线无线 Ad hoc 网络的发展历史网络的发展历史 Ad hoc 网络并不是一
