MANET多播路由协议的研究及仿真

摘要

移动Ad Hoc网络(MANET)是由一组带有无线通信收发装置的节点组成的一个临时多跳的自治系统。作为一个无中心和基础设施的移动通信网络，它可以在任何时候、任何地点快速的构建。目前，MANET已经成为高性能网络研究的热点，很多专家和学者也在这方面做了一些的研究，但Ad Hoc网络中仍有许多有待解决的问题，如路由协议、网络安全、服务质量(QoS)等，其中路由协议是实现Ad Hoc网络的关键问题。本文主要对Ad Hoc多播路由协议进行了研究。 针对移动Ad Hoc网络的特点，文章简要地分析总结了现有的各种多播路由协议的路由机制，并对它们的性能做了对比分析；介绍了开源的网络仿真软件NS2，并对移动节点网络仿真的一般过程做了论述：对四种典型的多播路由协议(泛洪协议MFlood、ODMRP、ADMR和MAODV)做了仿真实验研究。基于不同的网络参数(节点移动速度、网络规模等)，本文设置了多种网络环境对这些协议进行仿真，并且对仿真后的结果进行了研究和分析，总结出各类协议所适应的网络环境以及协议优缺点。 在此基础上，本文提出了对MAODV协议的两种改进策略，设计了一种新的协议PMAODV-RL(Preemptive Multicast Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing Protocol based on Route Lifetime)。第一种改进方案采用了基于路径跳数和寿命竞争的路由选取策略，它优化了多播路由的选取方式，有效地提高了MAODV协议路由的稳定性，从而提高了协议的分组递交率，减少了网络中路由修复控制信息的数量，路由开销也随之减少；第二种改进方案是在链路维护阶段采用基于链路状态预测的抢先式路由算法维护机制，当预测到链路断链即将发生之前，重新选择一条新的替代路由转发分组，有效地提高了协议的分组投递速率，降低了数据传输延迟。进而对改进后的协议和原协议做了仿真比较。实验结果验证了PMAODV-RL协议在NS2仿真平台中实现的可行性，以及在动态的网络环境中，改进后的PMAODV-RL协议在整体性能上较原协议的优越性。 最后，对本论文的工作进行了总结，并提出了本课题下一步的研究方向。 本文得到了国家自然科学基金资助项目(批准号：60672137)，教育部高校博士点基金项目(批准号：20060497015)，湖北省科技攻关项目(批准号：2007AA101C63)的资助。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题来源及研究意义

1.2移动Ad Hoc网络概述

1.2.1移动Ad Hoc网络的定义

1.2.2移动Ad Hoc网络的体系结构

1.2.3移动Ad Hoc网络的特点

1.2.4移动Ad Hoc网络的应用

1.3移动Ad Hoc网络多播路由协议研究现状

1.4本文的主要工作及创新

1.5论文结构

第2章移动Ad Hoc网络多播路由协议的分析比较

2.1移动Ad Hoc网络的多播路由问题

2.2移动Ad Hoc网络多播路由

2.2.1基于树的多播路由协议

2.4.2基于格网的多播路由协议

2.2.3混合多播路由协议

2.2.4无状态多播路由

2.3移动Ad Hoc网络多播路由协议比较

2.4小结

第3章NS2仿真平台

3.1 NS2简述

3.2 NS2模拟的一般过程

3.3移动网络的NS2模拟

3.3.1移动节点的组成

3.3.2移动节点的创建

3.3.3移动节点的运动

3.4小结

第4章典型多播协议的仿真分析

4.1仿真协议的选取

4.2仿真环境及参数设定

4.3协议性能的评价参数

4.4仿真结果及性能分析

4.3.1协议性能和节点移动速度的关系

4.3.2协议性能和网络规模之间的关系

4.3.3协议性能和源节点个数的关系

4.3.4协议性能和网络负载的关系

4.3.4仿真结果综合分析

4.5小结

第5章一种新的多播路由协议PMAODV-RL

5.1引言

5.2基于路径跳数和寿命的改进

5.2.1路由寿命的定义

5.2.2路径选取参数NR的定义

5.3基于抢先式算法的路由维护

5.3.1改进算法中的参数定义

5.3.2进算法中参数的确定

5.3.3链路状态分析和路由修复

5.4 PMAODV-RL协议的描述

5.4.1扩展的数据结构

5.4.2多播路由的发现过程

5.4.3多播路由的维护过程

5.5 PMAODV-RL协议的算法分析

5.6 PMAODV-RL协议的仿真分析

5.6.1网络性能评评价参数

5.6.2协议性能分析

5.7小结

第6章总结及展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研项目情况