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1、 摘 要 Ad Hoc 网络是近年来发展起来的一种无线移动分组网络，它具有动态变化的 拓扑结构，网络中的节点可以任意移动，也可以动态的加入或退出网络。Ad Hoc 网 络无任何中心和固定基础设施，网络中各个节点的地位平等，每个节点都具有主机 与路由器的双重功能，形成了一个以中间主机节点为中继的多跳的分布式网络结构。 路由技术是 Ad Hoc 网络的关键技术，也是影响网络整体性能最重要的因素之 一。与单跳的无线网络不同，移动 Ad Hoc 网络中节点之间是通过多跳数据转发机 制进行数据交换，需要路由协议进行分组转发决策。无线信道变化的不规则性，节 点的移动、加入、退出等都会引起网络拓扑结构的动态
2、变化。路由协议的作用就是 在这种环境中，监控网络拓扑结构变化，交换路由信息，定位目的节点位置，产生、 维护和选择路由，并根据选择的路由转发数据，提供网络的连通性。 本文首先介绍移动 Ad Hoc 网络的概念、产生、定义，详细总结了移动 Ad Hoc 网络的特点、应用场合和研究热点。然后对 Ad Hoc 网络体系结构和信道接入协议 进行了介绍。第三章对 Ad Hoc 网络的路由协议进行了研究分析，并对 DSDV、DSR 和 AODV 协议进行了详细的分析研究。最后，介绍了 Ad Hoc 网络的分簇算法，详 细说明了 AOW 算法。 关键词关键词：Ad Hoc，自组织网络，AODV，分簇算法 AB
3、STRACT Ad hoc network is a kind of wireless and mobile network developed in recent years. It has a dynamic and variable topology, each node not only can move but can join or exit the network freely. It has no center and fixed infrastructure distributed multi-hop structure，all nodes have an equal sta
4、tus and act as two roles-router and node itself. Routing technique is the key technique of the Ad Hoc network, but also one of the most important factors affect the performance of the whole network. It is different from single hop wireless network，mobile Ad hoc network nodes intercommunicate accordi
5、ng to multi-hops data store-forward，which need the support of routing protocol packet forwarding decisions. The regular change of bandwidth and node motivation， pass in and out will lead to the dynamic changes of network topology. The routing protocols will monitor the changing topology，exchange rou
6、ting information，locate the position of destination nodes，product, select and maintain routing, According to the selected routing and forwarding data to provide network connectivity. In this paper, first of all, introduces the concept, produce, definition of the MANET, summarizes the characteristics
7、, applications, and research focus of the MANET. And then the Ad Hoc network architecture and the channel access protocol is introduced. In chapter 3, we researches and analysis routing protocol of the Ad Hoc network, and carried out a detailed analysis of the DSDV, DSR and AODV protocol. At last, i
8、ntroduces clustering algorithm of the Ad Hoc network, and detailed description of the AOW algorithm. KEY WORDS：Ad Hoc network, self-organizing network, AODV, clustering algorithm 目 录 第一章第一章 绪论绪论5 1.1 AD HOC网络概述 5 1.1.1 Ad Hoc 网络的产生.5 1.1.2 Ad Hoc 网络的定义.5 1.1.3 Ad Hoc 网络的特点.6 1.1.4 Ad Hoc 网络的应用场合.8 1
9、.2 AD HOC网络研究的主要问题 9 1.3 论文的主要研究内容10 第二章第二章 体系结构与信道接入体系结构与信道接入11 2.1 节点结构11 2.2 网络结构11 2.3 AD HOC协议栈 13 2.4 AD HOC网络体系结构的跨层设计 14 2.4.1 设计策略.14 2.4.2 设计方法.14 2.4.3 跨层设计的优势与挑战.15 2.5 信道接入协议16 2.5.1 简介16 2.5.2 面临的问题16 2.5.3 协议的分类19 第三章第三章 路由协议的设计路由协议的设计21 3.1 AD HOC网络路由协议的分类 21 3.1.1 平面式路由协议和分级式路由协议21
10、3.1.2 表驱动路由协议和按需路由协议22 3.1.3 评价路由协议的标准.22 3.1.4 各类路由协议之间的性能比较.22 3.2 几种典型的 AD HOC网络路由协议.24 3.2.1 DSDV 路由协议.24 3.2.2 DSR 路由协议25 3.2.3 AODV 路由协议29 第四章第四章 AD HOC 网络的分簇算法网络的分簇算法.32 4.1 概述32 4.2 基本概念和目标32 4.3 AD HOC网络中分簇算法的分类和比较 34 4.3.1 基于节点 ID 的分簇算法.34 4.3.2 最高节点度分簇算法.34 4.3.3 最低节点移动性分簇算法.35 4.4 自适应按需加
11、权分簇算法（AOW）.35 4.4.1 一般介绍35 4.4.2 AOW 算法的特点和目标.36 4.4.3 算法描述37 4.4.4 网络初始化和簇维护策略38 4.5 基于分簇结构的 AD HOC网络路由协议.38 4.5.1 CBRP39 4.5.2 CEDAR40 4.5.3 ZHLS40 总结总结41 致谢致谢42 参考文献参考文献43 第一章 绪论 1.1 Ad Hoc 网络概述 Ad Hoc 网络是一种特殊的无线移动通信网络。Ad Hoc 网络中所有节点的地位 平等，无需设置任何中心控制节点，具有很强的抗毁性。网络中的节点不仅具有普 通移动终端所需的功能，而且具有报文转发能力。当
12、通信的源节点和目的节点不在 直接通信范围之内时，它们可以通过中间节点转发报文进行通信。有时节点间的通 信可能要经过多个中间节点的转发，即要经过多跳(hop)才能到达目的地，这是 Ad Hoc 网络与其他移动通信网络的最根本区别。Ad Hoc 网络的节点通过分层的网络协 议和分布式相互协调，实现网络的自动组织和运行。因此它又被称为多跳无线网 (Multi-Hop Wireless Network)、自组织网络(Self-Organized Network)或固定设施的网 络(Infrastructure less Network)。 1.1.1 Ad Hoc 网络的产生 Ad Hoc 网络的前身
13、是分组无线网(Packet Radio Network)1。对分组无线网的研 究源于军事通信的需要，并已经持续了近 20 年。早在 1972 年，美国 DARPA(Defense Advanced Research Project Agency)就启动了分组无线网 （PRNET，Packet Radio NETwork）项目，研究分组无线网在战场环境下数据通信 中的应用。PRNET 项目完成之后，DARPA 又在 1983 年启动了高残存性自适应网络 (SURAN，SURvivable Adaptive Network)项目，研究如何将 PRNET 的成果加以扩展， 以支持更大规模的网络。此外
14、，还要开发能够适应战场快速变化环境需要的自适应 网络协议。为了进行持续的研究，1994 年，DARPA 又启动了便于移动信息系统 (GloMo, Globle Mobile Information System)项目。对能够满足军事应用需要的、可快 速展开、高抗毁性的移动信息系统进行全面深入的研究。成立于 1991 年 5 月的 IEEE802.11 标准委员会采用了“Ad Hoc 网络”一词来描述这种特殊的自组织、对等 式、多跳无线移动通信网络，Ad Hoc 网络就此诞生。IETF 则将 Ad Hoc 网络称为移 动 Ad Hoc 网络(MANET, Mobile ad hoc NETwor
15、k)。 1.1.2 Ad Hoc 网络的定义 “Ad Hoc”一词源自拉丁语，其含义为“For the specific purpose only” ，翻译为 中文的意思是“特别的，临时的” 。由于翻译后的名字很难描述该网络的特点，为 了避免引起歧义，我们仍使用“Ad Hoc”一词来称呼这种特殊的无线网络。 Ad Hoc 网络是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的一个多跳的临时性自 治系统，网络中的移动终端具有路由和报文转发功能，可以通过无线连接构成任意 的网络拓扑。这种常是以末端子网的形式接入现有网络。考虑到带宽和功率的限制， Ad Hoc 网络一般不适于作为中间承载网络。它只允许产生于或
16、目的地是网络内部 节点的信息进出，而不让其他信息穿越本网络，从而大大减少了与现有 Internet 互 操作的路由开销。 Ad Hoc 网络中，每个移动终端兼备路由器和主机两种功能：作为主机，终端需 要运行面向用户的协议，根据路由策略和路由表参与分组转发和维护工作。在 Ad Hoc 网络中，节点间的路由由多跳(Hop)组成。 由于终端的无线传输范围有限，两个无法直 接通信的终端节点往往会通过多个中间节点 的转发来实现通信。所以，它又被称为多跳 无线网、自组织网、无固定设施的网络或对 图 1-1 典型的 Ad Hoc 网络结构 A C B D G E H F I 等网络。Ad Hoc 网络同时具备移动通信网络和计算机网络的特点，可以看作是一 种特殊的移动计算机网络。如图 1-1 所示为一个典型的 Ad Hoc 网络。图中，终端 A 和终端 I 无法直接通信，但可以通过路径进行通信。ABGI 1.1.3 Ad Hoc 网络的特点 Ad Hoc 网络具有以下特点2,3 。 （1）独立组网）独立组网：Ad Hoc 网络具有独立组网的能力，即网
