移动ad+hoc网络中路由自愈技术实现

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1、国内图书分类号:TN929.5国际图书分类号:621.396工学硕士学位论文移动AdHoc网络中路由自愈技术的实现硕士研究生：秦丹阳导师：沙学军教授申请学位：工学硕士学科、专业：信息与通信工程所在单位：电子与信息技术研究院答辩日期：2008年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classifiedindex:TN929.5U.D.C:621.396DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringREALIZATIONOFSELF-HEALINGROUTINGTECHNOLOGYINMOBILEAD

2、HOCNETWORKSCandidate：QinDanyangSupervisor：Prof.ShaXuejunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：InformationandCommunicationEngineeringAffiliation:SchoolofElectronicsandInformationTechnologyDateofDenfence:July,2008Degree-conferring-Institution:HarbinInstitu

3、teofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要移动AdHoc网络是一种复杂的分布式网络系统，它不依赖于任何基础设施，网络中的移动节点通过无线信道自组，建立动态的、多跳的网络结构，从而允许人们和装置在没有预先存在的通信基础设施（如灾后重建）的环境中进行无缝的互连互通。移动AdHoc网络中的每个节点具有足够的智能连续侦听和寻找其它临近节点，动态的确定数据分组的最佳传输路径而把分组逐跳逐跳的转发到网络中的任何其它节点。然而节点的移动、信道的干扰和能源消耗等因素，使得移动AdHoc网路的拓扑结构具有动态变化的特性，这给高性能路

4、由协议的设计带来很大的挑战。本文正是针对这种路由不稳定导致通信质量变差的不足建立了一种高效的移动AdHoc网络路由自愈模型，从而避免了网络节点的移动、RF传播条件变化、节点被毁等原因造成的网络结构上的损伤，减少频繁发起路由寻找耗费的能量以实现移动AdHoc网络的抗毁性以及路由的可用性。本文对移动AdHoc网络的路由协议进行了深入的研究，特别是就路由的设计思想以及路由维护的方式进行了对比和分析。为了能够在链路失效时尽快建立新的路由，而不影响通信的进行，本文建立了一种基于线性规划的最优搜索模型，这种模型是基于目标的运动状态和搜索过程的数学

5、模型。自愈节点周围的空间被等分为若干个子空间，最优的搜索方案通过最小化代价泛函来实现。考虑到移动AdHoc网络的实际应用，并结合静态目标、确定性运动目标以及随机运动目标这三种实际组网中节点的可能状态，建立了最优搜索方程，分析可知静态目标的搜索方程只是把运动目标搜索方程的参数常数化了。解确定性目标的搜索方程可以用经典的“射线法”来求解，即用射线法求解了一个抛物型偏微分方程；而对于随机运动目标搜索方程求解，本文通过定义Hamiltonain函数，将原方程化简为Eikonal方程和传输方程的形式，通过“射线法”得到了这个一阶非线性偏微分方程

6、的解。为了能够在实际通信中实现这种最优搜索，本文设计了一种把搜索范围约束于指向目的节点的扇形区域的自愈模型。当通信路由发生中断时，自愈节点在并不通知源节点当前路由失效的情况下自行启动局部路由修复，向周围节点广播一个含有指向目的节点矢量夹角的RREP信息。接到该包的节点将迅速计算自己是否属于该扇形转发区域，若属于该区域则继续转发该包，否则将其丢弃。为了使路由切换的代价最小，本文为此设计了一种链路监测-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文方式以预告当前链路的质量，根据监测结果来决定何时需要发起自愈路由的寻找。定向泛洪的扇形区域并不能保证能得

7、到唯一的最优解，很有可能会出现两条或多条路由同时存在的情况。在这样的情况下，自愈节点必须采取某种判断准则使得从中选出最优解；另外路由重构后可能使路径变长，路径总跳数的增加反过来会降低路径的稳定性并导致端到端的时延的增加。因而，本文在适当时机对重建后的路径进行优化，以保证在稳定的前提下路径最短。为了不增加自愈节点的负担，将路由优化工作交予源节点，也就是说，路由重构完成之后，当前的自愈路由并非正式路由。此时，仍将其看成是临时路由，只有当源节点完成优化验证以后，该自愈临时路由才成为当前正式路由。在优化过程当中，信息的传输并不中断。本文基于N

8、S-2网络模拟仿真器对路由自愈AODV算法的一般性能和自愈性能进行了网络通信性能的模拟仿真。首先在随机网络模式下，分别在移动性和源节点数量可变以及网络承载载荷可变的条件下对网络的分组交付率、数据分组的平均端到端时延、路由