無(wú)線MANET組播自適應(yīng)路由協(xié)議研究.pdf

1、移動(dòng)Adhoc網(wǎng)絡(luò)(MANET,MobileAdhocNetworks)以其靈活和易構(gòu)的特性，最初主要為搶險(xiǎn)救災(zāi)、野外研究、戰(zhàn)場(chǎng)指揮等惡劣環(huán)境下的作業(yè)人員提供網(wǎng)絡(luò)支持。近來(lái)隨著研究的深入，MANET的應(yīng)用正由軍事轉(zhuǎn)為民用和商業(yè)，應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，以在末端網(wǎng)絡(luò)為終端用戶提供更好的個(gè)性化服務(wù)。因此MANET將成為下一代網(wǎng)絡(luò)的主要構(gòu)架之一。同時(shí)，隨著移動(dòng)設(shè)備的廣泛應(yīng)用和視頻點(diǎn)播、電視會(huì)議、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)協(xié)同工作等面向組應(yīng)用的業(yè)務(wù)出現(xiàn)，在下一

2、代網(wǎng)絡(luò)中使用組播技術(shù)是一種必然的發(fā)展趨勢(shì)。而組播技術(shù)可以充分利用MANET的無(wú)線廣播的特性以緩解MANET帶寬等資源不足的限制。路由協(xié)議一直是MANET組播研究的核心內(nèi)容，對(duì)MANET組播路由協(xié)議的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用背景。 本文對(duì)MANET組播路由協(xié)議的研究，主要內(nèi)容和貢獻(xiàn)如下：針對(duì)MANET組播的特點(diǎn)，對(duì)MANET組播中的QoS(Quality-of-Service)問(wèn)題進(jìn)行分類(lèi)整理，并指出QoS研究?jī)?nèi)容；對(duì)與QoS

3、路由設(shè)計(jì)密切相關(guān)的跨層設(shè)計(jì)及自適應(yīng)路由問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)；在此基礎(chǔ)上我們給出了MANET組播自適應(yīng)協(xié)議設(shè)計(jì)的框架。 目前MANET組播路由協(xié)議的研究一方面進(jìn)一步完善組播路由機(jī)制和理論，另一方面向?qū)嵱眯苑较虬l(fā)展，即設(shè)計(jì)符合實(shí)際背景環(huán)境的組播路由協(xié)議。針對(duì)MANET組播的實(shí)際應(yīng)用背景，我們?cè)诠?jié)點(diǎn)個(gè)體特性的基礎(chǔ)上，聯(lián)合鏈路層考慮節(jié)點(diǎn)消耗能量和網(wǎng)絡(luò)層目標(biāo)節(jié)點(diǎn)收包數(shù)量?jī)身?xiàng)指標(biāo)，提出節(jié)點(diǎn)貢獻(xiàn)度的新參數(shù)。基于這個(gè)參數(shù)，結(jié)合ODMRP(On-Dema

4、ndMulticastRoutingProtocol)的組播路由協(xié)議機(jī)制，設(shè)計(jì)了新的基于貢獻(xiàn)度的自適應(yīng)組播路由協(xié)議c-ODMRP(contributiondegreeODMRP)。在網(wǎng)絡(luò)層，采用貢獻(xiàn)度指標(biāo)進(jìn)行啟發(fā)式的選路，使得數(shù)據(jù)流避開(kāi)網(wǎng)絡(luò)中貢獻(xiàn)度大的節(jié)點(diǎn)，使得節(jié)點(diǎn)的收益和支出相對(duì)平衡。模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，c-ODMRP協(xié)議的節(jié)點(diǎn)收益率、網(wǎng)絡(luò)壽命與ODMRP協(xié)議相比有所提高，體現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)的收益與支出相關(guān)聯(lián)的特性，協(xié)議更符合實(shí)際應(yīng)用背景。

5、 在ODMRP協(xié)議中，由于采用周期性地廣播Join-Query包來(lái)更新成員信息和路由信息，使得網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)著大量平凡的Join-Query控制包，造成網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)增大，網(wǎng)絡(luò)擁塞。我們采用能量驅(qū)動(dòng)的概率轉(zhuǎn)發(fā)的方法，根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量資源信息為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)投遞概率，抑制網(wǎng)絡(luò)中的Join-Query控制包。模擬結(jié)果顯示我們的能量驅(qū)動(dòng)的MANET概率組播路由協(xié)議(p-ODMRP)在投遞率滿足需求的情況下，網(wǎng)絡(luò)的控制開(kāi)銷(xiāo)減小20％左右，增

6、加了網(wǎng)絡(luò)壽命，協(xié)議的綜合性能有明顯提高。 路由作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的重要部分應(yīng)是各層信息的綜合反應(yīng)，我們綜合考慮PHY層的能量信息、MAC層的流量信息、LL層的隊(duì)列信息、路由層的路由跳數(shù)信息綜合給出路由選擇標(biāo)準(zhǔn)，并在盡量保持不破壞網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上給出跨層設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方案。模擬實(shí)驗(yàn)顯示我們的聯(lián)合路由協(xié)議的綜合性能與傳統(tǒng)的跳數(shù)為路由標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議相比，性能有所提高。 本文主要從跨層設(shè)計(jì)的角度，對(duì)MANET組播協(xié)議進(jìn)行相關(guān)研究。本文的貢

7、獻(xiàn)歸納起來(lái)為：一個(gè)框架，三個(gè)協(xié)議和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。 一個(gè)框架，三個(gè)協(xié)議和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別是：一個(gè)框架：本文在總結(jié)MANET協(xié)議設(shè)計(jì)中QOS需求和跨層設(shè)計(jì)的原理基礎(chǔ)上，提出了一種MANET自適應(yīng)路由協(xié)議的頂層設(shè)計(jì)框架，它可以從宏觀上指導(dǎo)MANET協(xié)議設(shè)計(jì)，使協(xié)議設(shè)計(jì)具有可擴(kuò)展性。 三個(gè)協(xié)議：本文在對(duì)MANET組播中的mesh結(jié)構(gòu)的協(xié)議研究基礎(chǔ)上，結(jié)合應(yīng)用背景提出了三個(gè)獨(dú)立的組播協(xié)議。本文提出的協(xié)議是在ODMRP路由協(xié)議的基礎(chǔ)上改進(jìn)而

8、來(lái)的。 第一個(gè)協(xié)議，主要針對(duì)MANET組播的實(shí)際應(yīng)用背景，聯(lián)合節(jié)點(diǎn)收益(income)和節(jié)點(diǎn)的支出(charge)提出了節(jié)點(diǎn)貢獻(xiàn)度的概念，在節(jié)點(diǎn)收益的背景下考慮節(jié)點(diǎn)消耗能量的組播路由機(jī)制，探索創(chuàng)建與實(shí)際應(yīng)用背景相統(tǒng)一的組播路由協(xié)議的方法和機(jī)制。 第二個(gè)協(xié)議，主要在對(duì)網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)投遞機(jī)制研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息自適應(yīng)的調(diào)整網(wǎng)絡(luò)中的隨機(jī)概率轉(zhuǎn)發(fā)的方法，以減少路由消息的開(kāi)銷(xiāo)和網(wǎng)絡(luò)中控制包開(kāi)銷(xiāo)，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。 第三

9、個(gè)協(xié)議，主要根據(jù)路由協(xié)議應(yīng)是各層信息的綜合反應(yīng)，我們綜合考慮PHY(Physical)層的能量信息、MAC(MediumAccessControl)層的流量信息、LL(LinkLayer)層的隊(duì)列信息、網(wǎng)絡(luò)(路由)層的路由跳數(shù)信息綜合給出路由選擇標(biāo)準(zhǔn)，并在盡量保持不破壞網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上給出跨層設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方案。模擬實(shí)驗(yàn)顯示我們的聯(lián)合路由協(xié)議的綜合性能與傳統(tǒng)的跳數(shù)為路由標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議相比，性能有所提高。 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：節(jié)點(diǎn)的投資收益率。