基于IEEE802.16d的mesh网络路由协议研究

摘要

二十一世纪是信息时代是网络大发展的时代，物联网对未来社会的发展起着举足轻重的作用，随着物联网技术的发展，人们对无线网络的实时性、移动性、可靠性、健壮性等需求越来越高。在需求下无线网格网（Wireless Mesh Networks）应运而生并迅速发展，它具有实时性高、可移动、自组织、自愈合等特点，在大小规模的无线网络应用中性能表现突出。作为mesh网络的传输标准，其MAC层协议和网络层路由协议一直是人们研究的热点。
　　本课题首先研究了MAC层协议IEEE802.16d的原理，并根据协议的结构和mesh工作模式，在NS2软件仿真平台上，针对已有的协议补丁ns2mesh80216中的不足，设计开发了新的功能模块，然后将各个模块整合编译进NS2中，再搭建仿真实例测试其可用性。新的IEEE802.16模块弥补了ns2mesh80216的不足，在搭建mesh网络时可正常使用，并支持与多种网络层路由协议进行数据交互。
　　对于网络层路由协议，本课题选取较新的BATMAN，针对其不足在两方面进行了优化：一方面，对于协议在路由选择上的缺点提出了改进算法，新增路由判据，修改数据包及路由表格式，改进路由发现时数据包处理流程，设计实现了基于链路整体传输质量的路由协议GLQB-BATMAN（Global Link Quality Based-BATMAN）；另一方面，为实现异构网络中mesh网络节点与非mesh网节点之间的快速通信，设计了携带网关信息的数据包类型GW-OGM，再次改进完善了数据包、路由表以及数据包处理流程，实现了具有网关发现功能的GLQB-BATMAN路由协议。
　　针对新开发的IEEE802.16协议模块和改进后的路由协议GLQB-BATMAN，本课题在NS2软件仿真平台上进行了测试与分析，搭建实例场景，证明了IEEE802.16协议模块的可用性，结合协议BATMAN和AOMDV，比较了GLQB-BATMAN和这两种协议在不同情况下的表现情况，发现其在分组投递率、端到端时延和时延抖动等方面均表现出更优良、更稳定的特性。

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第1章 绪 论

1.1研究背景及目的意义

1.2国内外研究现状

1.2.1 MAC层传输协议研究现状

1.2.1IEEE802.16d mesh协议

1.2.2 Mesh网路由协议研究现状

1.3本课题的主要研究内容

第2章 BATMAN路由协议及算法改进

2.1 BATMAN路由协议

2.1.1数据包类型

2.1.2 OGM数据包处理流程

2.1.3链路质量评估

2.1.4路径选择

2.2 BATMAN路由协议算法改进

2.2.1 BATMAN路由协议的不足

2.2.2新增路由判据的设计

2.2.3 GLQB-BATMAN路由协议的具体实现

2.3本章小结

第3章 GLQB-BATMAN路由协议的优化

3.1网关发现机制

3.2具有网关发现功能的GLQB-BATMAN路由协议设计

3.2.1数据包及路由表的改进

3.2.2添加传播网关信息过程

3.2.3路由请求和路由回复过程的改进

3.3本章小结

第4章 性能测试及结果分析

4.1基于IEEE802.16d mesh的NS2仿真平台搭建及测试

4.1.1基于IEEE802.16d mesh的NS2仿真平台搭建

4.1.2仿真场景搭建及测试结果分析

4.2具有网关发现功能的GLQB-BATMAN路由协议测试

4.2.1协议评价指标

4.2.2 NS2仿真场景搭建

4.2.3路由协议性能测试对比分析

4.3本章小结

结论

参考文献

声明

致谢