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《南京理工大学》 2010年
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移动Ad Hoc网络路由协议研究

徐佳  
【摘要】: 移动自组网(MANET, Mobile Ad Hoc Networks)路由设计是无线网络研究领域中的热点问题。随着基础理论研究的深入以及设备性能和制造工艺的不断进步,越来越多的MANET应用开始从军事领域走向更加广阔的民用和商业领域,如数字化农业、生物追踪、智能公路、保健医疗、会议数据分发等。提高路由协议对各种复杂环境的适应能力是目前迫切需要解决的问题。本文从自适应性、扩展性和服务质量的角度出发,构建路由性能优化解决方案。 本文首先针对移动Ad Hoc网络中传统平面路由协议扩展性不佳的问题,采用被动分簇和渐进分簇的有效机制,提出了自适应分簇路由过渡协议;其次建立了路径压缩动态模型,并应用该模型有效地控制短暂缩减和多次缩减发生的次数,提高路径稳定性。在ICMAN方面,提出了一系列基于种子喷雾的自适应路由机制,能在缺乏网络参数和网络环境动态变化的条件下以低代价严格地满足时延约束。 本文主要研究工作和取得的成果如下: (1)针对Ad Hoc网络中传统平面路由协议扩展性不佳的问题,利用被动分簇和渐进分簇的有效机制,融入自适应分簇和路由过渡的思想,提出了自适应分簇路由过渡协议ACRT,并通过仿真与传统的按需路由协议AODV以及被动分簇和渐进分簇等协议在不同网络规模下进行了比较。实验表明,ACRT具有优越的可扩展性,在与传统平面路由协议和同类协议比较的各项指标中表现均衡,是一种稳定,高效,实用的路由机制。 (2)在分析目前路径压缩算法原理和特点的基础上,提出了路径压缩技术的动态分析模型,为路径压缩算法的改进和提出提供了理论基础。该模型充分考虑了Ad Hoc网络的移动性、扩展性,能较为全面和有效地分析和评估各路径压缩算法。在此模型的基础上,给出缩减事件发生概率的计算方法以及与各类网络参数的定量关系。以典型的路径压缩算法SHORT (Self-Healing and Optimizing Routing Techniques)和PCA(Path Compression Algorithm)为例的仿真结果证明了该模型的正确性和有效性。最后提出了该模型的典型应用以及进一步改进该模型的思路。 (3)在详细分析目前路径压缩算法在控制侵略性方面不足的基础上,提出了基于动态模型的路径压缩技术DMPCT。DMPCT利用路径压缩动态模型得到概率意义上的动态压缩稳定期,有效抑制了路径压缩的盲目性,在控制短暂缩减和多次缩减,提高路径稳定性等方面有显著提高。仿真表明,DMPCT在与传统按需路由协议和路径压缩算法的性能比较中具有优越性。同PCA相比,DMPCT明显减少了短暂缩减和多次缩减次数;在移动性和扩展性测试中,DMPCT在初始RREQ、控制负载、端到端时延、包发送率等性能指标上相比传统按需路由协议和同类路径压缩算法具有优势,是一种高效、稳定的Ad Hoc网络路径压缩技术。 (4)通过建立动态路径压缩模型得出概率意义上、实时动态化的路由稳定期,提出路径压缩技术的稳定性组件SMPC。SMPC分别采用基于GPS的SMPC-ES和基于压缩覆盖区的压缩请求策略的SMPC-MS降低短暂缩减和多次缩减的概率,有效抑制了路径压缩的盲目性,提高路径稳定性。仿真表明,采用SMPC的路径压缩算法在与传统按需路由协议和路径压缩算法的性能比较中具有低控制负载和端到端时延等特点,是一种通用和高效的移动Ad Hoc网络路径压缩技术稳定性组件。 (5)针对传统喷雾路由无法适应动态网络环境的问题,提出了一类自适应喷雾路由机制,由具备最新网络知识的中间转发节点实时地进行喷雾决策,达到对网络环境的快速感知和适应,并在特定的喷雾方式下,以最低的路由代价满足目标时延约束。对提出的三种不同的喷雾机制从路由代价,副本冗余度以及期望延迟三个方面给出了理论上的分析。仿真评估结果表明,自适应喷雾路由具备路由代价低、自适应能力强,扩展性佳等特点,所提出的喷雾机制各有特点和应用场景,是一类正确有效的时延约束路由协议。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN929.5

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