无线自组网中跨层组播路由协议研究

摘要

随着移动通信技术的发展,固定无线网络已经不能满足人们的通信需求。移动Ad Hoc网络是一种具有多跳、自组织且无基础设施等特点的无线网络,可快速组网,在军事、救灾、个人通信以及传感器网络等领域有着广泛的应用前景,是通信技术研究的方向之一。但是由于移动Ad Hoc网络的移动多跳性以及链路带宽和能量受限的特点,组播成为该网络中数据传输、提高带宽效率的重要传输方式。然而,移动Ad Hoc网络中网络拓扑动态变化,使得组播路径不稳定,一般组播路由协议需要频繁的剪枝、重构等操作,带来很大的控制开销,也降低了组播协议的性能。
　　 本文介绍了移动Ad Hoc网络中典型的组播路由协议建立路由的方法,对各种协议的优缺点进行了分析和比较。移动Ad Hoc网络中组播路由协议主要分为基于树的组播路由和基于网格的组播路由。研究分析表明:基于树的组播路由协议数据传输效率高,数据延时低,但是由于动态网络拓扑使得协议需要对链路进行修补和重构,控制开销大;基于网格的组播路由协议健壮性比较好,有冗余的路径为数据的投递提供保证,但是由于数据的冗余导致传输时延比较大。
　　 论文对Ad Hoc网络中的跨层技术做了研究,分析了Ad Hoc网络的跨层设计技术,讨论了Ad Hoc网络中跨层设计的必要性。通过对分层体系各协议栈的分析,研究了跨层设计中各层之间能够用于交互的信息以及各层之间信息交流的方法。针对Ad Hoc网络的组播技术,利用跨层思想提出一种各层参数之间相互制约和利用的组播资源优化方案。
　　 本文重点研究了移动Ad Hoc网络中跨层组播路由协议,采用跨层设计的思想改进一种基于网格的组播路由协议。通过网络层、数据链路层和物理层三层之间的信息共享,实现移动Ad Hoc网络中高投递率、低传输时延的组播路由。改进协议中,网络层利用物理层的接收功率信息对邻居节点进行数据转发分级,根据信道的状态信息调整MAC层数据发送速率,并利用节点的邻居信息分配节点接入信道的退避时间;数据链路层根据网络层的参数设置来发送数据,并统计数据包的接收次数判断数据的发送以及网络中数据的重复。仿真结果表明:采用跨层思想的路由改进协议比现有协议有更高的数据投递率、更低的数据传输时延以及更少的控制开销。