畢業(yè)論文(設(shè)計)-初探基于跨層機(jī)制的無線路由協(xié)議(AODV)的分析與仿真

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1、初探基于跨層機(jī)制的無線路由協(xié)議的分析與仿真摘要:AdHoc無線網(wǎng)絡(luò)具備無需基礎(chǔ)設(shè)施、臨時組網(wǎng)、動態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜妥越M織的特點,在國內(nèi)外得到了顯著的重視。也止是由于無線網(wǎng)絡(luò)的這些特點,存在很多問題,成為推廣無線網(wǎng)絡(luò)的瓶頸,亟需提高AdHoc無線自組網(wǎng)的性能。為此,我們提出并研究了結(jié)合跨層設(shè)計和基于A0DV路由協(xié)議的改進(jìn)維護(hù)路由的算法的技術(shù)方案,并基于NS2進(jìn)行模擬和仿真,提出高效合理的改進(jìn)方案。關(guān)鍵詞:AdHoc網(wǎng)絡(luò)A0DV協(xié)議跨層改進(jìn)仿真1前言隨著Internet.無線通信技術(shù)的發(fā)展,Adhoc無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)越來越受到人們的重視。Adhoc無線網(wǎng)絡(luò)是山眾多的無線移動節(jié)點組成,這些節(jié)

2、點不需要無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的支持,自發(fā)地以多跳的方式快速地建立通信聯(lián)系,組織成為一個臨時的網(wǎng)絡(luò)。為了與現(xiàn)冇的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通,Adhoc無線網(wǎng)絡(luò)釆用了TCP/IP體系結(jié)構(gòu),然而,Adhoc無線網(wǎng)絡(luò)白身的特性如無屮心控制節(jié)點、節(jié)點的移動導(dǎo)致串路和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇焖僮兓?、?jié)點資源和網(wǎng)絡(luò)帶寬受限等問題嚴(yán)重影響了Adhoc無線網(wǎng)絡(luò)的性能,決立了Adhoc無線網(wǎng)絡(luò)不能完全照搬使用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧,在多種提高AdHoc無線網(wǎng)絡(luò)性能的方法中,跨層設(shè)讓是非常行Z有效的一種。另外,由于無線鏈路的不穩(wěn)定性和鄰居節(jié)點的移動性,各個節(jié)點對其鄰居信息的掌握和管理變得困難,整個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑尸F(xiàn)高度的動態(tài)特征。這樣就需要

3、適合AdHoc無線網(wǎng)絡(luò)這種特殊環(huán)境的路由協(xié)議和路由算法。我們研究了一種基于A0DV路由協(xié)議(AdhocOn-demandDistantVector,按需距離矢量路由算法)的改進(jìn),主要在于改進(jìn)維護(hù)路由的算法。并且,通過仿真軟件NS2進(jìn)行模擬和仿真,研究出高效合理的改進(jìn)方案。2AdHoc網(wǎng)絡(luò)及其路由協(xié)議2.1AdHoc網(wǎng)絡(luò)的概況AdHoc網(wǎng)絡(luò)是山一組帶有無線收發(fā)裝置的移動終端組成的一個多跳的臨時性口治系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)中的移動終端具冇路由和報文轉(zhuǎn)發(fā)功能,可以通過無線連線構(gòu)成任意的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹_@種網(wǎng)絡(luò)可以獨立工作,也可以接入Internet或蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)。AdHoc網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點的地位平等,

4、無需設(shè)置任何屮心控制節(jié)點,具有很強的抗毀性。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點不僅具有普通移動終端所需的功能,而且具有報文轉(zhuǎn)發(fā)能力,既可以運行面向用八的應(yīng)用程序又nJ以根據(jù)路山策略和路山表參與分組轉(zhuǎn)發(fā)和路山維護(hù)工作。山于終端的無線傳輸距離有限,AdHoc網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點

5、'可的路山通常山多跳(Hop)組成。當(dāng)通信的源節(jié)點和目的節(jié)點不在直接通信的范圍Z內(nèi)時,它們可以通過中間節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)報文進(jìn)行通信。所以,它又被稱為多跳無線網(wǎng)、自組織網(wǎng)、無固定設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)或?qū)Φ染W(wǎng)絡(luò)。AdHoc網(wǎng)絡(luò)同時具備移動通信網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點,可以看作是一刑特殊的移動計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。圖1是一-種典型的AdHoc網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu),圖中終端A和C

6、無法直接通信,但A和C可以通過路徑A-B-C或者A-G-E-C進(jìn)行通信。與傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)相比,AdHoc網(wǎng)絡(luò)具有以F顯著特點:獨立組網(wǎng)、無中心、自組織、多跳路山、動態(tài)拓?fù)?、特殊的無線信道特征、移動終端的局限、安全性差。根據(jù)AdHoc網(wǎng)絡(luò)的特征,參照OST的經(jīng)典7層協(xié)議棧模型和TCP/TP的體系結(jié)構(gòu),町以將AdHoc網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧分為5層。2.2AdHoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議概述目前常見的移動通信系統(tǒng)有兩類:蜂窩移動通信系統(tǒng)和無線局域網(wǎng)。在蜂窩移動通信系統(tǒng)屮,移動節(jié)點間呼叫的路由選擇及建立丄要是通過固定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,如交換機(jī),VLR/HLR等完成。而AdHoc網(wǎng)絡(luò)中,不存在這樣的固定設(shè)備,節(jié)

7、點間路山選擇完全山移動節(jié)點完成。同時,蜂窩移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,AdHoc網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)經(jīng)常變化,影響路由選擇。在無線局域網(wǎng)中,移動節(jié)點配冇無線網(wǎng)卡,通過無線接入點連接到固定網(wǎng)絡(luò),因此,無線局域網(wǎng)可以看成是一個單跳網(wǎng)絡(luò),分組處理不同通過網(wǎng)絡(luò)層;而AdHoc網(wǎng)絡(luò)則是一個多跳網(wǎng)絡(luò),終端主機(jī)一方面作為主機(jī),另一方面作為路由器運行路rtr協(xié)議,參與分組轉(zhuǎn)發(fā)和路由維護(hù)。AdHoc網(wǎng)絡(luò)研究的一個主耍內(nèi)容是以路由協(xié)議為核心的網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計。AdHoc網(wǎng)絡(luò)路III協(xié)議的主要分類如圖2:圖2路山協(xié)議分類3AODV路由協(xié)議3.1AODV路由協(xié)議的概況AODV路由協(xié)議是運用在Adhoc網(wǎng)絡(luò)上的一

8、種按需路由系統(tǒng)的路由協(xié)議,并被TETFMANET_E作組于2003年7月止式公布為口組網(wǎng)路山協(xié)議的RFc標(biāo)準(zhǔn)。雖然如此,但是它依然存在一些問題,對A0DV協(xié)議的改進(jìn)方法研究依然沒有停止。雖然日前已經(jīng)存在一些研究成果,但有一部分的成果僅僅是為了理論研究血提出,沒有在實際中應(yīng)用,具至有些研究成果的正確性并沒有得到驗證,當(dāng)然有不少成果是經(jīng)過仿真驗證的,但是對于八0DV協(xié)議依然還有很多值得改進(jìn)的地方。3.2AODV協(xié)議的改進(jìn)2.2.1跨層設(shè)計的改進(jìn)八0DV協(xié)議在選擇路由路徑是基于最小路數(shù)的,但這樣的路徑往往是不

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