Ad Hoc网络自适应混合路由协议在OPNET下的仿真研究
物联网技术以及移动互联网的发展直接推动了泛在网络的形成。此背景下,集中控制的接入方式不能满足泛在网络万物互联的通信需求。而无线自组网络因其组网灵活和可扩展性强等特点,被广泛应用于军队通信网、传感网以及车联网等场景中。由于移动自组网络(Ad Hoc网络)自身的特点,如:节点的移动性,无线链路的不稳定性,节点自身运算及存储能力有限等,适用于实际应用的高效、可靠的路由协议的设计成为研究的重点。混合路由协议将表驱动和按需驱动路由协议结合起来,兼具可靠性和实时性的优点。但混合路由协议中采用的域形成算法一般较为简单,在网络拓扑变化频繁的情况下,很大程度上增大了网络的路由开销,降低了网络的整体性能。本文考虑了移动自组网场景下混合路由协议的特点,提出了适用于混合路由协议的自适应域形成算法,用于在网络拓扑变化较为频繁的情况下,将网络划分为合理的域。本文主要工作包括以下两部分:第一部分重点研究了移动自组网中混合路由协议工作机制。通过深入研究移动自组&
(本文共65页)
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0引言移动Ad hoc网络(Mobile Ad hoc Networks,MANET)最初的研究是出于军事应用的目的,作为一种无中心、自组织的网络,它能够极大地改善战场环境下的通信条件及通信的抗毁性。后来Ad hoc网络也被用于许多民用的场合,比如抢险救灾、野生环境监测等。随着应用越来越广泛,应用环境的差别也越来越大,这也就对Ad hoc网络提出了更高的要求。1网络的特点和协议需求Ad hoc网络是一种无中心的无线网络,这不仅与传统的有线网络不同,并且与传统的蜂窝移动通信系统也有着很大的差别。基于HLR/MSC/VLR的移动性管理和路由模式无法直接在Ad hoc网络中使用,由基站控制的信道接入方式也不能直接应用于Ad hoc网络。无中心的结构需要网络中的节点通过运行分布式算法来协调它们的行为。Ad hoc网络使用无线通信技术,具有无线通信系统信道质量低、带宽有限、节点通信距离有限等特点。因此在设计适用于Ad hoc网络的协议时,...&
(本文共3页)
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Ad Hoc网络正逐渐成为人们所关注的通信方式。在Ad Hoc网络中,传统的路由协议基本上都是预先在源和目的节点之间选择一条最佳的路由,沿着该路由对数据包进行转发。而在无线信道稳定性不是很高的网络中,网络的性能较差。在目前对Ad Hoc网络路由协议的研究中,为了更好地提高网络的性能,通过广播方式,利用多条链路对数据消息进行转发的机会路由的思想逐渐成为一个研究方向。机会路由的主要思想是利用多条链路协作对数据消息进行转发,从而增强了链路的稳定性,尤其在无线信道不是很稳定的环境中,大大提高了网络的性能。相比于Ad Hoc网络中经典的路由协议,机会路由主要有以下两个主要的优点：其一,机会路由可以将多个投递率较低的链路合并成一条投递率很高的链路。其二,经典路由协议不得不在链路质量和传输前进的最大距离间作出一个选择,而机会路由可以利用链路质量低,前进距离大的一些幸运的传输。在这篇论文中,简要介绍了机会路由协议的思想和经典的机会路由协议ExO...&
(本文共58页)
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1·引言Ad Hoc是一种不依赖于固定基础设施、无中心、自组织、多跳无线移动新型网络,每个节点既是主机又是路由器。它将广泛应用于军事领域和一些特殊的应用场合,例如,数字化与自动化战场、战术应用、搜救与营救、灾难重建、群体控制、移动办公、虚拟教室、传感器网络等。路由协议是无线Ad Hoc网络的一个关键和核心问题,目前主流的路由协议是按需路由协议,如DSR(dynam ic source routing)[1]和AODV(Ad hoc on demand d istance vector rou-ting)[2]。在无线Ad Hoc路由协议的研究与开发过程中,建模和仿真是评估路由协议性能的重要手段。本文基于OPNETModeler 10·5网络仿真软件搭建DSR的仿真模型,选取几个性能参数对DSR路由协议的性能进行了分析和比较。2·DSR路由协议DSR协议是最早采用按需路由思想的协议,是基于源路由概念的按需自适应路由协议。移动节点需...&
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0引言Ad Hoc网络是一种无中心自组织的多跳无线网络,它不以任何已有的固定设施为基础而能随时随地组建临时性的网络。随着无线通信技术的发展和移动终端性能的提高,使得移动Ad Hoc网络的应用范围正逐步扩大。在军用领域,它可以支持野外侦察联络、独立战斗群通信和舰队战斗群通信、无人侦察与情报传输,以及临时交互式通信组。Adhoc在未来移动通信的领域中将起到非常重要的作用。1Ad Hoc网络的特点1.1网络拓扑动态变化频繁Ad Hoc网络中,用户终端的移动性具有很大的随机性,它们可以随时移动,也可以随时开机和关机;网络的拓扑结构可能随时发生变化,而且这种变化无法预先知晓。1.2多跳的无线网网络中节点如果在相互辐射覆盖范围内,可以通过无线信道直接进行通信;否则,它们必须借助中间节点的转发才能通信。在Ad Hoc网络中,这种转发不是由专门的路由器完成的,而是由平等的普通节点完成的。1.3传输带宽有限Ad Hoc网络的通信手段是无线传输技术...&
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近年来,随着无线网络技术的蓬勃发展,Ad Hoc网络以其灵活的组网特性受到越来越多的关注,应用范围也十分广泛。本课题以此为背景,重点对Ad Hoc网络的网络层及应用层进行研究。一方面,在网络层,研究Ad Hoc网络分簇路由协议的性能和优势,并与平面路由协议进行比较。分簇路由协议能够减少节点移动对路由协议带来的影响,具有较好的扩展性和较少的路由开销,适用于大规模移动网络,稳定的路由协议是上层数据传输和网络管理的基础,具有很高的研究价值。另一方面,在应用层,本课题针对仓库管理的具体应用场景,开发了基于Ad Hoc网络的嵌入式管理平台,具有很强的实用价值和扩展性。本文首先对Ad Hoc网络的研究背景以及本课题的研究内容进行了整体的介绍,为后文的研究奠定了基础。接着,本文重点研究了网络层中基于AODV路由协议的分簇路由协议ACODV,仔细介绍了分簇机制以及路由机制,并在仿真平台OPNET下搭建静止、移动等多种场景,对ACODV路由协议和...&
(本文共76页)
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表驱动路由协议端到端延时好于按需驱动路由协议
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你可能喜欢在无线网络领域中，有一类网络是叫Ad Hoc网络，那么这类网络有着很多的优势和特点，在现今的网络组建中，也常会用到这个类型。那么今天我们针对这类型网络的路由协议来进行一个细致的分析。首先还是了解一下这个网络的特点。
Ad Hoc网络又称为多跳网络?无固定基础设施的网络或自组织网络,是由一组带有无线收发装置的自主的无线节点或终端通过相互合作形成的网络,可以独立于固定的基础设施,是一种自创造?自组织和自管理的网络?
移动自组网作为移动计算的一种特殊形式,由于它不需要固定的基站,各个节点均可自由移动,且能实现动态的链接,加上其具有生存性极强,且创建与移动极为方便的特点,在许多特殊情况下有着不可替代的作用,可广泛应用于国防战备?灾难援助?法律执行等无法得到有线网络支持或某些只是临时需要通信但建立有线通信网络代价太大的环境,且可以作为生存性极强的后备网络?
同时,随着移动自组网络研究的发展和相关产品的成熟,移动自组网必将越来越受到人们的重视?
路由协议作为影响网络性能的一个重要因素,是确保移动自组网络正确运行的关键?路由协议的主要作用是迅速准确地计算到达目的节点的路由,同时通过监控网络拓扑变化来更新和维护路由?移动Ad Hoc网络的路由协议大致可以分为两种:表驱动路由和按需路由两大类?
1 表驱动路由协议与按需驱动路由协议
表驱动路由协议又称先应式路由协议中,每个节点中维持有一张路由表以存储网络中达到其它所有节点的路由信息,各个邻居节点之间周期性地广播路由信息分组来交换路由信息,维持更新路由?表驱动路由协议的优势在于能够很快地从路由表中找到对应于目的地的路由表项,相对于反应式的路由协议,能够很好地控制分组传输的时延,因此比较适合于数据传输实时性要求很高的应用场合,不太适合网络拓扑变化非常迅速的场合,因为网络拓扑的迅速变化可能使得路由表中的路由信息很快失效?
按需路由协议又称反应式路由协议,运行该协议的节点不需要维持及时准确的路由信息,在需要发数据时才查找路由?每个节点中都存在路由发现过程和路由维护过程,前者负责寻找相应的路由,后者负责维护一个已建立的路由,直至目的节点不可达或不再需要该路由?和表驱动路由协议相比较,按需路由开销小,但数据传送时延较大等缺点?
2 OLSR 协议原理
OLSR路由协议是由IETF MANET(Mobile Ad HocNETwork)工作组为无线移动Ad Hoc网提出的一种标准化的表驱动式优化链路状态路由协议?节点之间需要周期性地交换各种控制信息,通过分布式计算来更新和建立自己的网络拓扑图,被邻节点选为多点中继站MPR(MultipointRelay)的节点需要周期性地向网络广播控制信息?控制信息中包含了把它选为MPR的那些节点的信息(称为MPR Selector),只有MPR节点被用作路由选择节点,非MPR节点不参与路由计算?OLSR还利用MPR节点有效地广播控制信息,非MPR节点不需要转发控制信息?
OLSR主要采用两种控制消息分组,HELLO分组和TC(Topology Control)分组?
HELLO消息用于建立一个节点的邻居表,报文中可以包括邻居节点的地址以及本节点到邻居节点的延迟或开销,OLSR采用周期性地广播HELLO分组来侦听邻居节点的状态?HELLO分组只在一跳的范围内广播,不能被转发?与HELLO消息相反,TC分组必须被广播到全网?
节点在从自己的一跳邻居节点中选择MPR时计算的原则是:节点与MPR之间必须是双向对称链路,节点所发送的分组通过MPR的中继,能够到达所有对称的两跳邻居节点,如果能够满足这一点,那么MPR就能有效地进行TC分组的转发,同时,应该使MPR的数量尽量的少?
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adhoc第三章_ad hoc网络的路由协议.ppt 55页
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* DSR路由发现过程 路由发现的优化 （2）使用缓存路由信息应答路由请求 在根据路由缓存信息回送路由应答之前，节点必须确保其生成的源路由中不存在重复节点。
F缓存有到E的路由：C-D-E
按需驱动路由协议 * DSR路由发现过程 路由发现的优化 （3）抑制路由应答风暴。 多个邻居节点同时有到目的节点的缓存路由，同时应答可能导致路由应答风暴。节点在回送路由应答前先随机等待一段时间，并需要网络中节点工作在混合接收模式。在等待时间内，侦听邻居节点的应答。侦听到到目的节点的更短的路由，则放弃自身的应答。 （4）限制路由请求的传播跳数。通过路由请求跳数限制来实现路由请求传播范围限制的。 路由发现开始阶段，先发送一个跳数限制为0的请求（非传播性请求），确定目的节点是否在单跳传输范围内。
按需驱动路由协议 * DSR（Dynamic Source Routing ） 路由维护： （1）点对点证实方式，又称为逐跳证实方式。在点对点证实方式中，相邻节点间通过数据链路层的消息或者应用层DSR软件之间的消息证实机制，来检测路由中各相邻节点的可达性。 （2）端到端证实方式。在这种工作机制中，结点以混杂模式运行，当结点传送报文给相邻结点时，它可以侦听到它的相邻结点所传送的报文，并以此来判断对方是否还在传送范围内。
按需驱动路由协议 * DSR（Dynamic Source Routing ） 路由维护： 节点判定下一跳不可达（分组的发送次数达到最大重传上限而丢包），则认为到下一跳节点间的链路中断，节点将删除路由缓存表中包含该链路的路由记录，并向该分组的源节点返回一个路由错误（ROUTE ERROR）。 源节点收到该路由错误后，查找其路由缓存表中是否存在能到达目的节点的其他路由，若存在这样的路由，则源节点用此新路由来发送分组。否则，源节点将启动新一轮路由发现过程。
按需驱动路由协议 * DSR（Dynamic Source Routing ） 路由维护优化： （1）分组抢修 中间节点检测到下一跳链路已经中断时，除了发送路由错误外，还应进行路由抢修，查找其路由缓存表中是否存在到达分组目的节点的替代路由。若存在，则按照该新路由进行分组的转发。
在抢救分组时，为分组维护计数器，用于记录分组已经被抢救的次数，防止分组被无休止的抢救。
按需驱动路由协议 * DSR（Dynamic Source Routing ） 路由维护优化： （2）路由缩短 如果一条正在使用的源路由中的一个或多个中间转发节点不是必需的，那么这条源路由可以自动缩短。 通过无请求路由应答给出一条更短的路由，由两部分合并而成：从源节点到被侦听分组的发送节点为止的部分源路由；从回送无请求路由应答节点开始到分组目的节点的缓存路由。
按需驱动路由协议 * DSR（Dynamic Source Routing ）-优缺点 优点： （1）仅在需要通信的节点间维护路由，减少了路由维护的开销； （2）采用了路由缓存技术，路由发现的过程中，会产生多条到达目的节点的路径，能减少路由发现的代价； （3）支持非对称传输信道模式。 不足： （1）每个数据报文的头部都要携带路由信息，增加了报文长度； （2）用于路由发现的控制报文可能会涉及全网各节点，造成较大的耗费； （3）过时或错误的缓存路由会对网络中其他节点产生影响。“脏”缓存路由的污染传播。
按需驱动路由协议 * DSR路由选择实例
按需驱动路由协议 1
0 , 200) 1
(600 , 200) 1
(600 , 400) 1
(400 , 600) 1
(200 , 600) 1
0 , 200) 1
0 , 400) 2
(200 , 400) 3
(400 , 400) 4
(200 , 200) 5
(400 , 200) 路由选择过程 * AODV（Ad Hoc On Demand Distance Vector Routing ）按需距离矢量路由协议 按需路由，机制与DSR相仿 通往目的节点路径上的各节点均建立和维护路由表 数据报文头部不再需要携带完整路径，减少了数据报文头部路由信息对信道的占用，提高了系统效率 本地存储下一跳路由信息：RREQ获得反向路由信息，RREP获得正向路由信息 路由条目中包含“目的节点序号”，序列号越大路由越新越有效，进行信息及时更新 使用节点序列号机制避免环路产生
按需驱动路由协议 * A
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