Ad Hoc网络协议栈跨层设计研究

摘要

Ad Hoc网络是一种无中心自组织的多跳无线网络，不以任何已有的固定设施为基础，通过移动节点自由地组网实现通信，具有广阔的应用前景。但是Ad Hoc网络面临的不利条件，如拓扑动态多变、无线信道质量的时变性、带宽受限、功率受限等，使得传统的协议栈在Ad Hoc网络的应用中有着很大的局限性。而跨层设计打破了传统协议栈严格分层的束缚，通过协议栈各层之间的信息交互、信息共享达到一种全局的优化，充分利用了各层资源，提高整个系统性能。
　　 本文首先简要介绍了跨层设计的原则、目标和方法，并分析了多速率传输理论，然后在多速率传输的基础上着重对MAC层和路由层协议的跨层设计方法进行了研究。本文的主要创新点如下：
　　 1.针对多跳Ad Hoc网络的多速率传输利拥塞问题，提出了一种支持拥塞识别的速率自适应MAC协议。接收节点根据信道质量选择可用的最高传输速率，并把此速率值和自身的拥塞状况反馈给发送节点，发送节点根据接收节点的拥塞信息决定发送或者进行退避。仿真结果表明，该协议能有效控制网络拥塞，特别在重负载条件下，能显著提高网络吞吐量性能。
　　 2.传统的Ad Hoc网络路由协议主要是基于最短路径来考虑的，不能很好支持多速率并容易导致网络局部拥塞。本文利用跨层设计思想，提出了一种基于综合度量的路由协议SMRP。该协议根据链路速率值、MAC竞争度和网络队列长度对路径的影响，折算成相应的路由代价指数，最后根据总的路由协议代价指数米选择路径，能有效利用多速率传输能力，避开拥塞节点。仿真结果表明，该协议能从网络吞吐量、分组时延、分组发送成功率等方面有效提高网络性能。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、注释表

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2 Ad Hoc网络概述

1.2.1 Ad Hoc网络发展历史

1.2.2 Ad Hoc网络特点

1.2.3 Ad Hoc网络的应用场合

1.3 Ad Hoe网络协议栈介绍

1.4 Ad Hoe网络跨层设计概述

1.4.1跨层殴计必要性

1.4.2跨层协议栈优点

1.5本文研究的主要内容

1.6本文的组织结构

第二章跨层设计利相关层协议研究

2.1跨层协议栈设计研究

2.1.1跨层设计的原则和目标

2.1.2跨层设计的方法

2.1.3跨层协议栈介绍

2.1.4跨层设计面临的问题

2.2 Ad Hoe网络MAC协议研究

2.2.1 IEEE 802.11MAC协议

2.2.2多速率传输理论分析

2.2.3典型的多速率MAC协议

2.3 Ad Hoc网络路由协议研究

2.3.1先验式路由协议

2.3.2按需路由协议

2.4本章小节

第三章支持拥塞识别的速率自适应MAC协议

3.1引言

3.2相关工作

3.2.1 IEEE 802.11DCF及其不适用于多速率传输原因

3.2.2网络拥塞问题

3.3 CARA协议

3.3.1关于不同类型帧的传输速率

3.3.2关于网络分配矢量NAV

3.3.3修改和新增的帧

3.3.4协议流程

3.4 GloMoSim网络仿真软件介绍

3.4.1 GloMoSim网络仿真软件的特点

3.4.2 GloMoSim软件体系结构

3.4.3 GloMoSim仿真运行机制

3.5仿真及结果分析

3.5.1静态拓扑仿真

3.5.2动态拓扑仿真

3.6本章小节

第四章多速率机制下基于综合度量的跨层路由协议

4.1引言

4.2 SMRP及实现

4.2.1跨层方法

4.2.2速率选择

4.2.3路由判决要素

4.3 SMRP协议在DSR中的实现

4.4仿真及结果分析

4.5本章小节

第五章总结与展望

5.1本文工作总结

5.2进一步的研究工作

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文