Ad Hoc网络层协议的设计与仿真

摘要

Ad Hoc是一种不依赖于固定设施的、自组织的无线网络,其组网方便、快捷,不受时间和空间限制,既可应用于救援、会议、战场、探险、远距离或危险环境中的目标监控等场合,还可用于末端网络的扩展.Ad Hoc网络的主要特点是无线传输、动态拓扑、多跳连接、信道共享和带宽受限.对于它的网络层需要完成邻居发现、分组路由、拥塞控制和网络互联功能,是Ad Hoc网络构建的关键,相对于传统网络受Ad Hoc网络特点的制约最多,因此需要很好的设计.并且由于Ad Hoc网络通常采用跨层次设计,所以网络层的功能要比一般有线、无线网络要复杂.Ad Hoc网络层协议应该适应不断变化的自组织特点,包括传统的单播、组播路由协议来完成路由的建立、维护与删除,记录网络拓扑结构,保证数据包的正确产生、发送和接收.同时还需要完成一部分传统的传输层协议的内容,比如拥塞控制、重传控制、按序交付等,确保路由协议的鲁棒性和可重建性.现有提出的网络层协议主要是单播路由协议,适应面太窄,而且没有和数据链路层、传输层等各层综合考虑,不能应用于实际网络.本论文在实际应用的约束条件下,设计了一种新的网络层协议,包括路由协议,相应的数据包传输协议,IP地址分配协议,以及节点在特殊情况(比如开机、关机)下对网络层的处理并在最后对其进行仿真.本文的主要安排如下:第一章介绍Ad Hoc网络引论,包括它的定义、特点、应用、体系结构和关键技术.第二章介绍Ad Hoc网络的数据链路层、IP地址分配、单播路由协议、组播路由协议、传输层需要实现的功能、面对的主要问题、现有的协议及其相关的比较,分析这些协议的优缺点.第三章详细讲述了所设计的Ad Hoc网络层协议的具体方案,包括设计的约束条件、路由协议设计方案、数据包传输设计方案、开关机的设计方案和IP地址配置方案.每一个方案中包含多个小方案,实现网络层协议的具体功能.并提供了相应的处理流程.第四章则是对第三章提出的网络层协议方案进行仿真,包括对仿真工具的介绍、仿真的各个层次的建立和编程以及仿真的结果,并将该协议和现有的部分主流协议进行比较.

目录

文摘

英文文摘

1 Ad Hoc网络引论

1.1Ad Hoc网络概述

1.1.1 Ad Hoc网络的产生背景

1.1.2 Ad Hoc网络的发展历史

1.1.3 Ad Hoc网络的定义

1.1.4 Ad Hoc 网络的特点

1.1.4AdHoc网络的应用

1.2 Ad Hoc网络的体系结构

1.2.1节点结构

1.2.2网络拓扑

1.2.3 Ad Hoc协议栈

1.3Ad Hoc网络的关键技术

1.3.1物理层自适应技术

1.3.2功率控制

1.3.3多天线技术

1.3.4混合ARQ

1.3.5自适应资源分配

2 Ad Hoc网络层协议介绍

2.1 Ad Hoc网络的MAC接入协议介绍

2.1.1需要解决的主要问题

2.1.2现有的MAC协议

2.2AdHoc网络的IP地址配置方法的介绍

2.2.1需要配置IP地址的情况简析

2.2.2现有的IP地址配置方法

2.2.3地址配置方法的评价标准

2.3 Ad Hoc网络的单播路由协议介绍

2.3.1路由协议的基本概念

2.3.2两种典型的自适应路由协议

2.3.3 Ad Hoc网络路由协议分类

2.3.4 Ad Hoc网络表驱动路由协议

2.3.5 Ad Hoc网络按需路由协议

2.3.6一些无线移动Ad Hoc路由协议的比较

2.4 Ad Hoc网络的组播路由协议介绍

2.4.1组播传送基础

2.4.2 Ad Hoc网络现有的组播协议

2.5 Ad Hoc网络的传输层协议介绍

2.5.1传输层协议内容

2.5.2 Ad Hoc网络现有的传输层协议

3 Ad Hoc网络层协议的具体设计方案

3.1约束条件

3.1.1数据链路层约束条件

3.1.2网络约束条件

3.2路由协议设计方案

3.2.1路由建立

3.2.2路由维护

3.2.3路由删除

3.3数据包传输设计方案

3.3.1数据包的格式

3.3.2裸数据包的格式

3.3.3数据包的产生和处理流程

3.3.4数据包的重传策略

3.4开关机的设计方案

3.4.1开机的设计方案

3.4.2关机的设计方案

3.5随机数序列地址配置IP地址

3.5.1随机数序列地址配置方法

3.5.2f(ip，n)的设计

3.5.3配置节点的流程以及性能分析

4 对设计方案的仿真

4.1 OPNET仿真平台的介绍

4.1.1 OPNET的用途

4.1.2 OPNET Modeler的模拟方式

4.1.3 OPNET Modeler的仿真对象

4.2对设计方案的仿真

4.2.1 Ad Hoc网络的节点模型

4.2.2 Ad Hoc网络的无线信道模型

4.2.3 Ad Hoc网络的数据包结构

4.2.4Ad Hoc网络的网络模型

4.2.5仿真结果

4.3协议总结

参考文献

致谢