移动Ad+Hoc网络路由算法及协议研究

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1、电子科技大学博士学位论文中文摘要移动AdHoc网络是一种把移动通信和计算机网络结合在一起的网络，它具有分布式、自组织、自配置、自管理等特征，不需要固定基础设施的支持，能够在不能或不便利用现有网络基础设施的情况下提供一种通信支撑平台，从而拓宽了移动通信网络的应用场合，可广泛应用于国防战备、抢险救灾、应对突发事件等无法得到有线网络支持或只是临时需要通信的环境，是下一代网络的重要组成部分。路由技术担负着为数据分组寻找路由和将其传送到目的地的任务，是移动AdHoc网络中的一项关键技术，而路由算法和协议则是路由技术的核心内容，直接关系到时延、吞吐率和成功率等网络性能的优劣。移动AdHoc网络所具有

2、的多跳、动态拓扑、时变信道、资源受限等特点，给路由算法和协议的设计带来很大挑战，传统的有线网和有中。t5无线网络的路由算法和协议无法在移动AdHoc网络中直接应用。为此，需要根据移动AdHoe网络的特点设计专门的路由算法和协议，这是移动AdHoc网络研究和设计的主要技术难点之一。本文针对移动AdHoe网络中的路由技术，围绕平面结构移动AdHoC网络中的表驱动和按需两大类路由算法和协议，集中研究了以下几方面内容：基于拓扑维护的多信道表驱动路由算法、基于源路由的表驱动多径路由算法、基于跨层设计的高效按需路由协议、基于跨层设计的按需定向路由协议、基于MPR泛洪的按需路由算法。表驱动路由算法，也

3、被称为先应式路由算法，采用了表驱动的路由发现机制。在这种机制中，网络节点通过周期性广播控制消息来交换路由信息并利用收到的路由信息生成路由表，供数据分组寻找路由时使用。周期性广播控制信息会增加网络的开销，但节点根据存储的网络拓扑关系(即路由表)为数据分组寻路，则能减小分组的端到端时延。移动AdHoc网络表驱动路由算法中具有代表性的是OLSR路由算法。OLSR算法本质上是一种链路一状态算法，它通过MPR泛洪方式减少了广播控制消息的开销以适应移动AdHoe网络中资源受限的环境。针对OLSR中的节点在动态环境下会出现路由表项不全的问中文摘要题以及多信道条件下的信道选择问题，本文在第二章中提出了一

4、种基于拓扑维护的控制消息发送控制方法和一种基于剩余带宽的信道选择算法，并把它们结合起来，得到了一种新的基于拓扑维护的自适应多信道表驱动路由算法一MOLSR—TM(MultichannelOptimizealLinkStateRoutingbasedonTopologYMainlenance)。MOLSR—TM同时工作在8个MAC信道上，能够根据节点的拓扑维护状态自适应地调整控制消息的发送，以便增强节点对网络拓扑状况的了解，为更多的数据分组找到通往目的地的路由。性能分析和仿真结果验证了MOLSR—TM的有效性和对OLSR算法性能的提升。与第二章的多信道自适应算法不同，第三章重点研究了多径路

5、由。多径路由是指寻找并使用多条路径来传送数据分组，它的主要优点是：增加会话的带宽和系统吞吐率，减少单个路径上的业务突发性和分组时延，更好地适应信道质量的变化，增加会话连接的可靠性。针对以表驱动路由算法为基础的并发多径路由研究较少的问题，本文以OLSR为基础，提出了能够生成多条不相交路径的多重Dijkstra算法，设计了在控制分组中捎带节点负载信息的路由信息交换方式，并创造性地使用源路由机制来分离路径以减轻路由耦合影响，由此得到了一种新的并发多径表驱动路由算法一SBMTR(SOurce—routing．BasedMultipathTable．drivenRouting)，并从数学推导、性能

6、分析和仿真实验等环节中进行了验证：SBMTR在吞吐率、分组端到端时延和分组传送成功率等性能上优于同类的单径路由算法。第四章将关注的重心转向按需路由算法及协议。按需路由算法(协议)也被称为反应式路由算法(协议)，它采用按需的路由发现机制，在需要传送的数据分组没有路出通往目的她的情况下，节点发起路由查找过程，如果找到路由则使用并维护它，分组传送完之后删除路由。按需机制没有周期性的控制分组全网广播操作，减少了开销，但寻路过程增加了时延。AODV中设计了～种可选的HELLO消息机制，能够为节点提供本地连接性信息，有利于路由，但带来了一定的开销，本章为了减少HELLO消息机制的开销，运用跨层设计的

7、方法设计了一种新的HELLO消息机制，在此基础上提出了一种新的基于跨层设lI电子科技大学博士学位论文计的按需路由协议一CLAODV(Cross—LayerAdhoCOn．demandDiSta．riceVectorroutingprotoc01)，该协议以AODV路由协议为原型，用跨层协同的思路重新设计了HELLO消息机制，在保证其功能的前提下显著减少了开销，达到了既缩短寻路时延，又提高协议效率的效果。第五章继续研究按需路由协议，针