基于应急指挥的ad+hoc网络路由协议设计与仿真

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1、引言AdHoe网络中的移动终端具有自主性，需要同时承担主机和路由器这两种角色。此外，AdHoe网络中移动终端电池能量有限、内存较小和CPU处理能力不高等诸多客观因素使得AdHoe网络的设计开发更加困难。(6)安全性差AdHoc网络由于采用无线信道、有限电源、分布式控制等技术，所以更加容易受到被动窃听、主动入侵、拒绝服务、伪造等网络攻击。另外，AdHoc网络由节点自身充当路由器，不存在命名服务器和目录服务器等网络设施，也不存在网络边界的概念。这就使得传统网络中的许多安全策略和机制将不再适用。因此，信道加密、用户认证、密钥管理、访问控制和其他安全措施都需要特别考虑。所有这些

2、特点使得AdHoc网络在体系结构、网络组织、协议设计等方面都与现有的无线通信系统如蜂窝移动通信系统和无线局域网有着显著的区别。1．1．3AdHoc网络的关键技术(1)路由技术在AdHoe网络中，非相邻节点间的通信必须通过其他节点多跳转发完成，因此必须有路由协议的支持，如何迅速准确地选择到达目的节点的路由是当前网络，面临的一个核心问题。而传统的固定网络的距离矢量和链路状态路由协议并不适用于拓扑结构高度变化的AdHoc网络。开发良好的适应多跳移动特性的路由协议是建立AdHoe网络的首要问题，同时也是主要的研究热点和难点。AdHoc网络路由协议需要能够实现：①能感知网络拓扑结

3、构的变化：②高度自适应的路由；③维护网络拓扑的连接。总之，研究路由协议是了解和掌握AdHoc网络通信的基础和关键，同时也是本论文所要研究的问题。(2)信道接入技术(MAC协议)AdHoe网络中没有集中的管理和全局的同步时钟，这使得传统的CSMA协议不再适用。由于AdHoe网络的特殊组织形式，它的信道接入协议面临很多的新问题，如不同的信道共享方式、暴露／隐藏终端问题和节点移动的影响等。因此，必须设计新的MAC协议，以获得较高的信道利用率、较低的时延和终端公平的接入。(3)功率管理功率管理一直是无线网络中比较难以解决的问题，在AdHoc网络中更是如此。在这类网络中主要考虑两

4、方面的问题：①为了使网络吞吐量最大，必须按照一定的方案调整移动节点的功率，以便在传输范围和干扰之间进行折衷。②既然移动节点通常都是以电池为能源的，所以减少它们的电池消耗是非常重要。J匕京交通大学硕十学位论文(4)安全管理安全管理对AdHoc网络是一个非常重要的问题。在AdHoc网络中实现保密性、完整性、服务有效性以及鉴权和认证等安全需求方面将面临极大的挑战，这是因为节点的移动性给鉴权中心的确定和密钥管理带来很大困难。1．1．4论文研究的应用环境随着移动通信和移动终端技术的不断发展，AdHoc网络已经越来越多的应用于多行政单位的通信场合。而目前关于这方面的研究却很少，这就

5、对我们研究具有多行政单位的应用环境提出了迫切的要求。应急指挥是一种典型的多行政单位的AdHoc网络应用环境，如军事作战、灾难救援等通信场合。在应急指挥应用环境中，网络中同时存在多个行政单位(群组或类型)，属于同一个行政单位的节点具有某些共同的特性。如在灾难救援的通信场合中，同一区域内有多个不同的行政单位实施不同的行为活动，例如，消防队员、救护人员、士兵等可能会前往同一区域内执行各自的救助任务，任务完成后又各自离去。由于具有相同的任务，属于同一行政单位的大部分人员集中分布在一起(称为群组分布特性)，具有整体的群组移动性眨2】，(如一组消防队员在一个大楼救火，任务结束后共同

6、从该地点移动到另一个地点，然而同组内的队员可以在楼内的不同位置以一定的速度移动)；只有少数的人员可能会被派往其他的行政单位协助工作，因而分散分布在距离大部分组员较远的地方。同样，军事作战场合也具有以上的特点。我们将应急指挥环境中的这种存在多行政单位，节点具有群组分布、群组移动和相同的任务的特性，称为AdHoc网络应急指挥环境中节点的群组密切特性。1．2AdHoc网络路由协议的研究现状AdHoc网络的节点移动性、网络拓扑动态性、单向信道、无线信道广播特性等特点使得AdHoc网络不能简单套用传统的有线网络的路由协议，而必须从其自身的特性出发设计适合的路由协议。AdHoc网络

7、的路由协议应具有以下要求：迅速收敛，提供无环路由，计算量少，控制管理开销小，对终端性能无过高要求，支持单向信道等。研究人员在传统有线路由协议基础上据此提出了许多AdHoc网络的路由协议12043】。对于已提出的AdHoc网络路由协议，可以从不同的角度进行分类。根据发现路由的策略，可以将其分为主动(Proactive)和按需路由协议(Reactive)根据网络逻辑结构，可以分为平面结构和分级结构两种；从目的节点的数量，可以分为4引言单播和组播路由协议。另外，从是否使用GPS系统作为路由辅助条件的角度，还可以分为地理定位辅助路由与无地理定位辅