Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中基于負(fù)載均衡的節(jié)能路由協(xié)議

【摘要】：Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)可以快速自由移動(dòng),各節(jié)點(diǎn)之間地位平等,既是通信終端,又作為路由器進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和轉(zhuǎn)發(fā),使得Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)非常適合于災(zāi)區(qū)、戰(zhàn)場(chǎng)等應(yīng)急通信場(chǎng)景。因無需使用固定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,在任何場(chǎng)景下都可快速組網(wǎng)使用,使得移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)在無線通信領(lǐng)域占有重要的一席之地。 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中對(duì)路由協(xié)議的研究是重點(diǎn)。本文首先對(duì)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要敘述,對(duì)經(jīng)典路由協(xié)議進(jìn)行了介紹,指出網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中常見問題：節(jié)點(diǎn)能量有限,存在節(jié)點(diǎn)能量消耗過快的情形；網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不均衡,存在“熱點(diǎn)節(jié)點(diǎn)”和“熱點(diǎn)鏈路”。能量消耗過快會(huì)加速網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的死亡,而網(wǎng)絡(luò)中一些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的死亡,將會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)分割,極大降低了Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的可用性；當(dāng)傳輸路徑上的節(jié)點(diǎn)因業(yè)務(wù)過于繁忙產(chǎn)生擁塞時(shí),丟包率、網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延便會(huì)增大,網(wǎng)絡(luò)性能受到嚴(yán)重影響。 本文針對(duì)上述兩個(gè)問題,提出了基于鏈路負(fù)載均衡路由協(xié)議LBES和支持Qos的多徑路由協(xié)議AQMP。 (1)LBES算法在現(xiàn)有路由協(xié)議的基礎(chǔ)上,在度量鏈路性能時(shí)將鏈路負(fù)載均衡和鏈路生存時(shí)間綜合考慮,希望在路由發(fā)現(xiàn)階段找到一條性能較優(yōu)路徑。仿真實(shí)驗(yàn)顯示,相比DSR和MRL協(xié)議,使用LBES協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)性能有明顯提升。 (2)多徑路由相對(duì)單徑路由在增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)健壯性、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間、降低傳輸遲延等方面存在優(yōu)勢(shì)。本文在傳統(tǒng)多徑路由協(xié)議AOMDV基礎(chǔ)上,提出了AQMP路由協(xié)議。該協(xié)議采用跨層設(shè)計(jì)方法,將節(jié)點(diǎn)可用帶寬作為約束條件,同時(shí)還引入節(jié)點(diǎn)擁塞度概念,將其作為計(jì)算和判斷路徑性能的重要參數(shù)。對(duì)路由維護(hù)過程進(jìn)行了改進(jìn),針對(duì)因中間節(jié)點(diǎn)過于“繁忙”造成的網(wǎng)絡(luò)擁塞,提出了旁路路由算法,使用旁路路由暫時(shí)替代主路由傳送分組,達(dá)到緩解節(jié)點(diǎn)擁塞的目的。仿真實(shí)驗(yàn)表明,和AOMDV、MSR協(xié)議相比,AQMP協(xié)議在降低時(shí)延、增大網(wǎng)絡(luò)吞吐量、提高分組交付率和延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)壽命上效果明顯。 【關(guān)鍵詞】：Ad Hoc網(wǎng)絡(luò) 路由協(xié)議 能量有限 負(fù)載不均衡 網(wǎng)絡(luò)性能
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目錄6-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)概述9-16
• 1.2.1 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)9-10
• 1.2.2 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)10-12
• 1.2.3 Ad Hoc協(xié)議棧12-14
• 1.2.4 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的跨層設(shè)計(jì)14-15
• 1.2.5 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與當(dāng)前研究方向15-16
• 1.3 本文的主要內(nèi)容16-17
• 第二章 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的路由技術(shù)17-28
• 2.1 有線網(wǎng)絡(luò)和自組織網(wǎng)絡(luò)中路由協(xié)議的差別17
• 2.2 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議17-19
• 2.2.1 Ad Hoc協(xié)議設(shè)計(jì)要求17-19
• 2.2.2 路由選擇策略19
• 2.3 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分類及典型路由協(xié)議介紹19-27
• 2.3.1 主動(dòng)路由協(xié)議20-22
• 2.3.2 被動(dòng)路由協(xié)議22-25
• 2.3.3 混合路由協(xié)議25-27
• 2.4 本章總結(jié)27-28
• 第三章 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中一種鏈路負(fù)載均衡的節(jié)能路由協(xié)議28-45
• 3.1 路由協(xié)議研究現(xiàn)狀28
• 3.2 算法提出的背景28-30
• 3.2.1 節(jié)能路由策略28-29
• 3.2.2 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡策略29-30
• 3.3. 協(xié)議設(shè)計(jì)思想30-34
• 3.3.1 能量模型30
• 3.3.2 鏈路負(fù)載均衡模型30-32
• 3.3.3 路由判據(jù)權(quán)值的計(jì)算32
• 3.3.4 算法的正確性證明32-34
• 3.4 LBES路由協(xié)議描述34-40
• 3.4.1 對(duì)協(xié)議中幾種控制分組的介紹34-35
• 3.4.2 路由發(fā)現(xiàn)35-38
• 3.4.3 路由應(yīng)答和維護(hù)38-40
• 3.5 仿真與分析40-44
• 3.5.1 NS2介紹以及模擬流程40
• 3.5.2 仿真環(huán)境40-41
• 3.5.3 仿真效果與分析41-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第四章 一種支持QOS的多徑Ad Hoc路由算法45-66
• 4.1 AOMDV協(xié)議回顧46-49
• 4.1.1 AOMDV協(xié)議中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)46-47
• 4.1.2 AOMDV協(xié)議的路由更新與維護(hù)47-48
• 4.1.3 AOMDV協(xié)議的不足48-49
• 4.2. AQMP協(xié)議設(shè)計(jì)49-50
• 4.2.1 協(xié)議設(shè)計(jì)思想49-50
• 4.3 AQMP協(xié)議中參數(shù)的計(jì)算50-53
• 4.3.1 能量估價(jià)函數(shù)50-51
• 4.3.2 擁塞度計(jì)算51
• 4.3.3 帶寬的估算51-52
• 4.3.4 路徑權(quán)值的計(jì)算52-53
• 4.4 AQMP路由算法53-60
• 4.4.1 路由請(qǐng)求和應(yīng)答報(bào)文格式53-54
• 4.4.2 Hello分組的改進(jìn)54-55
• 4.4.3 路由發(fā)現(xiàn)55-57
• 4.4.4 路由維護(hù)57-60
• 4.5 仿真與分析60-65
• 4.5.1 仿真環(huán)境及參數(shù)設(shè)置60-61
• 4.5.2 性能對(duì)比和分析61-65
• 4.6 本章小結(jié)65-66
• 第五章 總結(jié)與展望66-69
• 5.1 本文總結(jié)66-67
• 5.2 研究展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-74
• 圖表目錄74-75
• List of Figures and Tables75-76
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文76

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