基于NS2的Ad Hoc网络多播路由协议仿真分析与研究

摘要

移动Ad Hoc网络由一组带有无线收发装置的移动节点组成的一个多跳的、不需要固定中心接入点的自治系统。网络搭建方便，不需要基础设施，并且网络节点地位对等，可以自由移动。Ad Hoc网络在军用和民用特殊环境的应用前景非常广泛。然而受到节点移动性、无线带宽和能量等因素的影响，移动Ad hoc网络对路由协议的要求与传统的有线网和单跳的蜂窝式无线网络有很大的区别。 多播是一种一点到多点或多点到多点的通信方式。在典型的Ad Hoc网络应用中，用户经常组成协同工作组采用多播方式通信，这样可以有效地利用网络资源。目前，研究者已经提出了多种多播路由协议，例如易于实现、效率高的MAODV(Multicast Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing Protocol)和简单、健壮性较好的ODMRP(On-Demand Multicast Routing Protocol)等。本文分析比较了现有的典型移动Ad Hoc多播路由协议，并针对MAODV路由协议的不足，提出了一种优化改进算法MAODVoMM(MAODV with Multipath Maintenance)，具体的创新点包括：第一，优化多播树的构建算法，减少MAODV建树的开销和网络中的广播流量；第二，引入多链路维护方法，采用MAODV协议的广播冗余消息增强多播路由的健壮性，减小链路修复信息的流量。 本文在NS2下实现了MAODV-MM，并且搭建了NS2仿真平台对其性能进行分析比较。仿真结果表明，同MAODV相比，在节点移动速度较快、节点数目较多的环境下，方案的分组投递率提高了约8％，网络消耗减少了约6％。 本文的内容结构如下所示： 第1部分介绍了Ad Hoc网络的产生背景、定义、发展状况和特点，分析了AdHoc网络的关键技术，其中包括体系结构、研究的技术难点等，引出了本文的研究意义及主要贡献。 第2部分比较了Ad Hoc网络中各种典型多播路由协议，分析了各类多播路由协议的优缺点。 第3部分详细描述了本文提出一种改进多播路由协议的新型算法，详细阐述了该算法的基本思想。 第4部分介绍了本文提出的MAODV-MM路由算法在NS2下的具体实现，并通过构建NS2仿真环境，对其性能进行了分析比较。 第5部分对全文进行了总结和展望，提出了下一步的发展方向。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1绪论

1.1 Ad Hoc网络的发展与应用

1.2 Ad Hoc网络的概念及特征

1.3 Ad Hoc网络的体系结构

1.3.1物理层

1.3.2数据链路层

1.3.3网络层

1.3.4传输层

1.3.5应用层

1.4 Ad Hoc网络路由技术

1.5 Ad Hoc网络的多播路由协议

1.6研究内容和本文所做的工作

2 Ad Hoc网络多播路由协议的研究现状

2.1移动Ad Hoc网络的多播路由概述

2.1.1基于树的多播路由协议

2.1.2基于网的多播路由协议

2.1.3混合型的多播路由协议

2.2各种类型协议的比较

2.3小结

3一种新型的移动Ad Hoc网络多播路由算法

3.1新型路由算法的设计目的

3.2新型路由算法的描述

3.3 MAODV-MM多播路由算法

3.3.1多播路由的消息广播

3.3.2多播路由的建立

3.2.3多播路由的应用

3.2.4多播路由的修复

3.2.5多播树的合并与销毁

3.4小结

4多播路由算法的仿真

4.1仿真平台

4.1.1 NS2简介

4.1.2 NS2的构件库

4.1.3 NS2的分裂对象

4.1.4 NS2中的无线网络

4.2仿真实现的具体过程

4.2.1 NS2网络模拟的步骤

4.2.2生成测试场景

4.2.3编写Tcl仿真文件

4.2.4分析Trace文件

4.2.5画图分析

4.3 MAODV多播路由算法在NS2下的实现

4.3.1 MAODV代理

4.3.2报文处理

4.3.3路由表

4.3.4辅助分组队列

4.3.5定时器

4.4 MAODV-MM多播路由算法在NS2下的实现

4.4.1新添实体

4.4.2定时器的设定

4.4.3多播组长路由表

4.4.4程序流程改进

4.5衡量多播路由算法的指标

4.6仿真与仿真结果分析

4.6.1仿真环境搭建

4.6.2场景内节点移动速度对路由算法性能的影响

4.6.3多播节点个数对路由算法性能的影响

4.6.4场景内网络负载对路由算法性能的影响

4.6.5仿真小结

4.7 MAODV-MM多播路由算法在Linux下的实现设计

4.7.1嵌入式Linux系统简介

4.7.2 Linux网络系统体系结构

4.7.3 Linux系统下MAODV-MM多播路由算法的设计思想

4.8小结

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

作者简历