一种基于三角扫描的移动自组网广播协议研究与实现

摘要

移动自组网是指一组带有无线收发装置的移动节点组成的一个多跳的临时性的自治系统[1]，网络中可以没有基站等固定的路由设施。当有线网络不可使用或者固定路由设施难以安装时，如在战场通讯和紧急救援等任务中，移动自组网提供了一种可行的地面通信和信息存取技术。 移动自组网中的所有通讯节点均可移动，使得网络拓扑可能频繁发生变化。传统路由技术一般针对拓扑较为固定的网络，很难在移动自组网环境下取得较好的性能，因而研究新的路由技术成为一个重要问题。而拓扑易变的特点使得路由问题成为移动自组网中具有挑战的问题。路由问题可以分为单播路由、广播路由和组播路由，本文重点研究具有平坦结构的高密度移动自组网中的广播问题。 广播是移动自组网中重要的操作。它不仅是许多应用中的一种重要的通信模式，而且被单播路由以及组播路由协议用来实现路由发现过程和维护组成员和组播树的状态。在移动自组网的应用中，战场通讯和紧急救援等应用通常会涉及较多的网络节点，从而使得网络中节点密度较大。现有广播算法计算开销比较大，不适用于高密度的应用场景，因此，我们针对这个问题进行了研究，并提出了一个基于三角扫描的RaST广播算法。 在RaST广播算法中，当一个节点发起广播时，计数其邻居节点，若个数小于阀值N要求其所有邻居节点转播；否则，启用RaST机制，通过三角扫描的方法寻找关键节点，将找到的关键节点加入广播包中。 当一个节点接收到广播包，判断是否是重复的广播包，若重复丢弃，否则传到上层。同时，如果发送方已经启用了RaST机制，判断自己是否在发送方的关键节点集中，若在其中，选取特定的区域继续选取关键节点并转发；否则，丢弃包。如果发送方没有启用RaST机制，判断自己的邻居节点数目是否大于N，若大于，在特定的区域内选择关键节点并转发；否则，在特定方向上洪泛式广播。 为了检验RaST广播算法的性能，我们在网络仿真工具NS2上实现了RaST广播算法，同时选取AODV协议中的广播操作作为性能对比的对象。通过对在一个1000m*1000m的网络场景中，对四种不同的网络节点数目，以及四种不同的网络节点移动强度的仿真试验数据进行分析，证明了RaST广播算法具有较好的性能和较低的系统开销，同时对不同的节点移动强度具有良好的稳定性。 此外，我们对RaST广播算法进行了初步的实现，在.NET的CompactFramework平台上开发了基于AODV协议的即时通讯系统MobiMessenger。由此可以将RaST广播算法模块添加到MobiMessenger中，以实现其具有高密度网络下的广播功能。 移动自组网在军事和民用上的潜在需求推动了它的发展，然而当前尚存在许多未解决的问题，为使之实用化还需付出较多的努力。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章移动自组网路由协议设计

第三章RaST广播协议

第四章仿真试验

第五章基于移动自组网应用的初步实现

第六章总结与展望

参考文献

研究生阶段发表的论文

致谢