基于链路质量的无线自组织网络按需路由协议研究

摘要

无线自组织网络路由协议是无线自组织网络的重要组成部分,它在很大程度上决定了移动无线自组织网络的特征和性能。近年来,由于移动无线自组织网络的广泛应用,其路由协议也得到了长足的发展。然而由于传统无线自组织网络路由协议是从有线网络路由协议演化而来,其中仍含有一些不适用于无线自组织网络的部分。本论文首先研究了传统无线自组织网络路由协议存在的问题及其本质原因。为了解决这些问题,本文从两方面着手,一方面是研究精确的、多参数的链路质量估计方法;另一方面是研究如何根据估计算法获得的链路质量信息进行路由发现和路由维护。
　　本文通过提出一种多参数链路估计算法来解决第一方面的问题,该算法利用无线自组织网络中用于探测邻居节点的探测数据包来估计丢包率和链路时延。在研究该算法时本文首先建立了探测数据包到达时间间隔模型;然后本文提出了一种基于矩估计的算法来对该模型参数进行估计,其估计结果即是链路丢包率和链路延迟;最后,本文设计了一个仿真实验来对链路质量估计算法的性能进行仿真分析,仿真结果表明,该估计算法可以在较低的均方根误差下对链路质量进行估计。
　　对于第二个方面,本文提出并实现了一个最优链路质量按需 MANET路由协议。该协议包含路由发现算法和路由维护算法两部分。其中,路由发现算法根据链路质量为每条链路赋予不同的路由发现延时,使其能够简单的获取到具有最优链路质量的路由。另外,本文提出了一个与路由发现算法配套的路由维护算法,该维护算法使MANET在网络拓扑变动时能够及时发现链路的不稳定并进行修复,从而保证了路由的长期有效性。本文还设计了一套基于NS2的仿真实验,该实验主要研究了网络规模、节点移动速度和数据发送速率分别对丢包率、端到端时延、控制包开销和平均跳数的影响。仿真结果表明,相比较传统路由协议,本文所提出的最优链路质量按需MANET路由协议在大多数方面有着更好的性能。
　　为了验证本文所提出的路由算法在真实环境下的实用性,本文将最优链路质量按需 MANET路由协议在 Linux上进行实现,使其成为一个真实的路由协议。本文详细给出了该路由协议的实现方案。另外,文章还设计了若干实验来研究新协议在真实环境下的性能。实验结果表明,相比较最短跳路由,最优链路质量按需MANET路由协议可以使MANET端到端传输速度得到大幅度提升。

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主要符号表

第一章 绪论

1.1 无线自组织网络概述

1.2 MANET路由及其研究现状

1.3 本文的研究内容、创新点目的和意义

1.4 本文的结构安排

1.5 本章小结

第二章 MANET路由算法现存问题

2.1 引言

2.2 MANET路由算法分类及现存问题概述

2.3 MANET路由算法现存问题

2.4 本章小结

第三章 基于探测包到达间隔模型的链路质量估计算法的研究

3.1 链路质量估计算法概述

3.2 PDQE的探测包发送方案及探测包到达时间间隔模型

3.3 PDQE的证明

3.4 PDQE算法步骤描述

3.5 算法中可能进行的优化

3.6 链路质量估计算法性能仿真

3.7 本章小结

第四章 最优链路质量按需MANET路由协议的研究

4.1 引言

4.2 最优链路质量按需MANET路由协议概述

4.3 最优链路质量按需MANET路由协议路由发现算法

4.4 最优链路质量按需MANET路由协议路由维护算法

4.5 性能仿真及结果分析

4.6 本章小结

第五章 基于OLDMR的无线自组织网络设计与实现

5.1 基于OLDMR的无线自组织网络设计概述

5.2 OLDMR程序结构

5.3 OLDMR程序详细设计

5.4 基于OLDMR的MANET测试与性能分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 前景展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果