初探基于跨層機(jī)制的無(wú)線路由協(xié)議AODV的分析與仿真.doc

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1、....初探基于跨層機(jī)制的無(wú)線路由協(xié)議的分析與仿真摘要：AdHoc無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具備無(wú)需基礎(chǔ)設(shè)施、臨時(shí)組網(wǎng)、動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜妥越M織的特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外得到了顯著的重視。也正是由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的這些特點(diǎn)，存在很多問(wèn)題，成為推廣無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，亟需提高AdHoc無(wú)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(jì)和基于AODV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)AODV協(xié)議跨層改進(jìn)仿真1前言隨著Internet、無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，Adhoc無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視。Adhoc無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是由眾多的無(wú)線移動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成，這

2、些節(jié)點(diǎn)不需要無(wú)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(gè)臨時(shí)的網(wǎng)絡(luò)。為了與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，Adhoc無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用了TCP/IP體系結(jié)構(gòu)，然而，Adhoc無(wú)線網(wǎng)絡(luò)自身的特性如無(wú)中心控制節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)導(dǎo)致串路和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇焖僮兓?、?jié)點(diǎn)資源和網(wǎng)絡(luò)帶寬受限等問(wèn)題嚴(yán)重影響了Adhoc無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的性能，決定了Adhoc無(wú)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能的方法中，跨層設(shè)計(jì)是非常行之有效的一種。另外，由于無(wú)線鏈路的不穩(wěn)定性和鄰居節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性，各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)其鄰居信息的掌握和管理變得困難，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑尸F(xiàn)高度的動(dòng)態(tài)特征。這樣就需要

3、適合AdHoc無(wú)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AODV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(guò)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)是由一組帶有無(wú)線收發(fā)裝置的移動(dòng)終端組成的一個(gè)多跳的臨時(shí)性自治系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)終端具有路由和報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)功能，可以通過(guò)無(wú)線連線構(gòu)成任意的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。這種網(wǎng)絡(luò)可以獨(dú)立工作，也可以接入Internet或蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。AdHoc網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的地位平等，無(wú)需

4、設(shè)置任何中心控制節(jié)點(diǎn)，具有很強(qiáng)的抗毀性。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)不僅具有普通移動(dòng)終端所需的功能，而且具有報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)能力，既可以運(yùn)行面向用戶的應(yīng)用程序又可以根據(jù)路由策略和路由表參與分組轉(zhuǎn)發(fā)和路由維護(hù)工作。由于終端的無(wú)線傳輸距離有限，AdHoc網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的路由通常由多跳（Hop）組成。當(dāng)通信的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)不在直接通信的范圍之內(nèi)時(shí)，它們可以通過(guò)中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文進(jìn)行通信。所以，它又被稱為多跳無(wú)線網(wǎng)、自組織網(wǎng)、無(wú)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(shí)具備移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，可以看作是一種特殊的移動(dòng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。圖1是一種典型的Adw...v....Hoc網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu)，圖中終端A和

5、C無(wú)法直接通信，但A和C可以通過(guò)路徑A-B-C或者A-G-E-C進(jìn)行通信。ABFIGDCHE單向信道雙向信道圖1典型的AdHoc網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)相比，AdHoc網(wǎng)絡(luò)具有以下顯著特點(diǎn)：獨(dú)立組網(wǎng)、無(wú)中心、自組織、多跳路由、動(dòng)態(tài)拓?fù)洹⑻厥獾臒o(wú)線信道特征、移動(dòng)終端的局限、安全性差。根據(jù)AdHoc網(wǎng)絡(luò)的特征，參照OSI的經(jīng)典7層協(xié)議棧模型和TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)，可以將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(dòng)通信系統(tǒng)有兩類：蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)和無(wú)線局域網(wǎng)。在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間呼叫的路由選擇及建立主要是通過(guò)固定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如交換機(jī)，V

6、LR/HLR等完成。而AdHoc網(wǎng)絡(luò)中，不存在這樣的固定設(shè)備，節(jié)點(diǎn)間路由選擇完全由移動(dòng)節(jié)點(diǎn)完成。同時(shí)，蜂窩移動(dòng)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(wú)線局域網(wǎng)中，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)配有無(wú)線網(wǎng)卡，通過(guò)無(wú)線接入點(diǎn)連接到固定網(wǎng)絡(luò)，因此，無(wú)線局域網(wǎng)可以看成是一個(gè)單跳網(wǎng)絡(luò)，分組處理不同通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層；而AdHoc網(wǎng)絡(luò)則是一個(gè)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(yùn)行路由協(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(gè)主要內(nèi)容是以路由協(xié)議為核心的網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì)。AdHoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的主要分類如圖2：w...v....AdHoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議

7、按需路由協(xié)議混合路由協(xié)議DADVWRPAODVCGSRDSRZRPTORA圖2路由協(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(yùn)用在Adhoc網(wǎng)絡(luò)上的一種按需路由系統(tǒng)的路由協(xié)議，并被IETFMANET工作組于2003年7月正式公布為自組網(wǎng)路由協(xié)議的RFc標(biāo)準(zhǔn)。雖然如此，但是它依然存在一些問(wèn)題，對(duì)AODV協(xié)議的改進(jìn)方法研究依然沒(méi)有停止。雖然目前已經(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而提出，沒(méi)有在實(shí)際中應(yīng)用，甚至有些研究成果的正確性并沒(méi)有