一种基于AODV的链路中断避免与最优路径修复机制

摘要

无线传感器网络具有多跳自组网的特点，这使得无线传感器网络能够使用在很多具有特殊优势的场合。由于节点移动性，有限的电池寿命和通信带宽，无线传感器网络具有动态拓扑结构。加之网络应用环境的限制，以及一些中间节点的移动或者障碍物的遮挡，可能导致无线传感器网络网络在某个时刻建立的路由发生中断。因此，如何处理链路中断，及时修复路由，是无线传感器网络路由协议设计选择中面临的重要问题和挑战。
　　AODV路由协议[1]是一种平面距离矢量路由协议，广泛应用于无线传感器网络中。然而AODV协议在高动态网络环境下，拓扑的变化，节点的故障等都会导致路由中断。AODV协议处理路由中断采用源修复和本地修复的方式，两种方式虽然都可以进行重建路由，但都是在路由中断进行处理，并不能对连接的失败进行快速的响应，使得中断影响了数据包的传输，降低了投递率，增加了延迟时间。
　　本文提出一种基于AODV的路由中断避免和最优路径修复机制（LIFSR-AODV）。通过对接收数据包的信号进行比较分析，节点检测网络中链接质量，对链路中断进行预测。若检测到链路中断即将发生，则进行路由修复。修复过程中，通过对路由距离邻居表的数据进行分析筛选，机制能够通过删除链路中的多余节点来缩短路径长度[2]，得到最优的修复路径，在真正中断之前有效地避免了链路中断的发生，降低了本地修复过程中控制包的开销和传输延迟。
　　通过在IEEE802.15.4 Matlab模拟器下仿真，将该机制与ADOV协议，DSR协议[3]相比较，针对节点移动性，网络通信负载，节点密度和节点路由距离四方面进行分析，分别验证此路由机制能够提高AODV路由协议的性能和链路的稳定性。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 AODV路由协议国内外研究现状

1.3 本文工作

1.4 本文组织结构

第二章 无线传感器网络及其路由协议概述

2.1 无线传感器网络

2.2 路由协议设计的影响因素

2.3 典型的无线传感器网络路由协议

2.4 典型的Ad Hoc网络路由协议

2.5 本章小结

第三章 AODV路由协议研究

3.1 AODV路由协议概述

3.2 AODV路由协议数据帧格式

3.3 路由表结构

3.4 路由建立

3.5 路由拆除

3.6 传统AODV路由中断修复策略

3.7 AODV路由协议的优点和不足

3.8 本章小结

第四章 AODV本地修复的改进机制

4.1 引言

4.2 LIFSR-AODV机制的着眼点

4.3 路由中断预测模型

4.4 路由修复算法

4.5 实现问题

4.6 控制开销和修复距离阈值

4.7 本章小结

第五章 Matlab下仿真验证

5.1 仿真环境

5.2 性能评估参数

5.3 节点移动性的影响

5.4 网络通信负载的影响

5.5 节点密度的影响

5.6 路由距离的影响

5.7 讨论分析

5.8 本章小结

第六章 结束语

6.1 主要工作与创新点

6.2 后续研究工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文