Ad Hoc网络中基于负载均衡的节能路由协议

【摘要】：Ad Hoc网络中节点可以快速自由移动,各节点之间地位平等,既是通信终端,又作为路由器进行数据接收和转发,使得Ad Hoc网络非常适合于灾区、战场等应急通信场景。因无需使用固定网络基础设施,在任何场景下都可快速组网使用,使得移动Ad Hoc网络在无线通信领域占有重要的一席之地。 Ad Hoc网络中对路由协议的研究是重点。本文首先对Ad Hoc网络协议的关键技术进行简要叙述,对经典路由协议进行了介绍,指出网络运行中常见问题：节点能量有限,存在节点能量消耗过快的情形；网络负载不均衡,存在“热点节点”和“热点链路”。能量消耗过快会加速网络节点的死亡,而网络中一些关键节点的死亡,将会造成网络分割,极大降低了Ad Hoc网络的可用性；当传输路径上的节点因业务过于繁忙产生拥塞时,丢包率、网络传输时延便会增大,网络性能受到严重影响。 本文针对上述两个问题,提出了基于链路负载均衡路由协议LBES和支持Qos的多径路由协议AQMP。 (1)LBES算法在现有路由协议的基础上,在度量链路性能时将链路负载均衡和链路生存时间综合考虑,希望在路由发现阶段找到一条性能较优路径。仿真实验显示,相比DSR和MRL协议,使用LBES协议的网络性能有明显提升。 (2)多径路由相对单径路由在增强网络健壮性、延长网络生存时间、降低传输迟延等方面存在优势。本文在传统多径路由协议AOMDV基础上,提出了AQMP路由协议。该协议采用跨层设计方法,将节点可用带宽作为约束条件,同时还引入节点拥塞度概念,将其作为计算和判断路径性能的重要参数。对路由维护过程进行了改进,针对因中间节点过于“繁忙”造成的网络拥塞,提出了旁路路由算法,使用旁路路由暂时替代主路由传送分组,达到缓解节点拥塞的目的。仿真实验表明,和AOMDV、MSR协议相比,AQMP协议在降低时延、增大网络吞吐量、提高分组交付率和延长节点寿命上效果明显。 【关键词】：Ad Hoc网络 路由协议 能量有限 负载不均衡 网络性能
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 Ad Hoc网络概述9-16
• 1.2.1 Ad Hoc网络特点9-10
• 1.2.2 Ad Hoc网络拓扑结构10-12
• 1.2.3 Ad Hoc协议栈12-14
• 1.2.4 Ad Hoc网络的跨层设计14-15
• 1.2.5 Ad Hoc网络的应用与当前研究方向15-16
• 1.3 本文的主要内容16-17
• 第二章 Ad Hoc网络中的路由技术17-28
• 2.1 有线网络和自组织网络中路由协议的差别17
• 2.2 Ad Hoc网络路由协议17-19
• 2.2.1 Ad Hoc协议设计要求17-19
• 2.2.2 路由选择策略19
• 2.3 Ad Hoc网络路由协议分类及典型路由协议介绍19-27
• 2.3.1 主动路由协议20-22
• 2.3.2 被动路由协议22-25
• 2.3.3 混合路由协议25-27
• 2.4 本章总结27-28
• 第三章 Ad hoc网络中一种链路负载均衡的节能路由协议28-45
• 3.1 路由协议研究现状28
• 3.2 算法提出的背景28-30
• 3.2.1 节能路由策略28-29
• 3.2.2 网络负载平衡策略29-30
• 3.3. 协议设计思想30-34
• 3.3.1 能量模型30
• 3.3.2 链路负载均衡模型30-32
• 3.3.3 路由判据权值的计算32
• 3.3.4 算法的正确性证明32-34
• 3.4 LBES路由协议描述34-40
• 3.4.1 对协议中几种控制分组的介绍34-35
• 3.4.2 路由发现35-38
• 3.4.3 路由应答和维护38-40
• 3.5 仿真与分析40-44
• 3.5.1 NS2介绍以及模拟流程40
• 3.5.2 仿真环境40-41
• 3.5.3 仿真效果与分析41-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第四章 一种支持QOS的多径Ad Hoc路由算法45-66
• 4.1 AOMDV协议回顾46-49
• 4.1.1 AOMDV协议中的数据结构46-47
• 4.1.2 AOMDV协议的路由更新与维护47-48
• 4.1.3 AOMDV协议的不足48-49
• 4.2. AQMP协议设计49-50
• 4.2.1 协议设计思想49-50
• 4.3 AQMP协议中参数的计算50-53
• 4.3.1 能量估价函数50-51
• 4.3.2 拥塞度计算51
• 4.3.3 带宽的估算51-52
• 4.3.4 路径权值的计算52-53
• 4.4 AQMP路由算法53-60
• 4.4.1 路由请求和应答报文格式53-54
• 4.4.2 Hello分组的改进54-55
• 4.4.3 路由发现55-57
• 4.4.4 路由维护57-60
• 4.5 仿真与分析60-65
• 4.5.1 仿真环境及参数设置60-61
• 4.5.2 性能对比和分析61-65
• 4.6 本章小结65-66
• 第五章 总结与展望66-69
• 5.1 本文总结66-67
• 5.2 研究展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 图表目录74-75
• List of Figures and Tables75-76
• 攻读硕士期间发表的论文76

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