Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的設(shè)計(jì)與仿真.pdf

1、Y摘要AdHoc是一種不依賴于固定設(shè)施的、自組織的無線網(wǎng)絡(luò)，其組網(wǎng)方便、快捷，不受時(shí)間和空間限制，既可應(yīng)用于救援、會(huì)議、戰(zhàn)場(chǎng)、探險(xiǎn)、遠(yuǎn)距離或危險(xiǎn)環(huán)境中的目標(biāo)監(jiān)控等場(chǎng)合，還可用于末端網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。AdHoc網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)是無線傳輸、動(dòng)態(tài)拓?fù)?、多跳連接、信道共享和帶寬受限。對(duì)于它的網(wǎng)絡(luò)層需要完成鄰居發(fā)現(xiàn)、分組路由、擁塞控制和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)功能，是AdHoc網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的關(guān)鍵，相對(duì)于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)受AdHoc網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的制約最多，因此需要很好的設(shè)計(jì)。并且由于Ad

2、Hoc網(wǎng)絡(luò)通常采用跨層次設(shè)計(jì)，所以網(wǎng)絡(luò)層的功能要比一般有線、無線網(wǎng)絡(luò)要復(fù)雜。AdHoc網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議應(yīng)該適應(yīng)不斷變化的自組織特點(diǎn)，包括傳統(tǒng)的單播、組播路由協(xié)議來完成路由的建立、維護(hù)與刪除，記錄網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，保證數(shù)據(jù)包的正確產(chǎn)生、發(fā)送和接收。同時(shí)還需要完成一部分傳統(tǒng)的傳輸層協(xié)議的內(nèi)容，比如擁塞控制、重傳控制、按序交付等，確保路由協(xié)議的魯棒性和可重建性?，F(xiàn)有提出的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議主要是單播路由協(xié)議，適應(yīng)面太窄，而且沒有和數(shù)據(jù)鏈路層、傳輸層等各層綜合考

3、慮，不能應(yīng)用于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)。本論文在實(shí)際應(yīng)用的約束條件下，設(shè)計(jì)了一種新的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，包括路由協(xié)議，相應(yīng)的數(shù)據(jù)包傳輸協(xié)議，IP地址分配協(xié)議，以及節(jié)點(diǎn)在特殊情況(比如開機(jī)、關(guān)機(jī))下對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的處理并在最后對(duì)其進(jìn)行仿真。本文的主要安排如下第一章介紹AdHoc網(wǎng)絡(luò)引論，包括它的定義、特點(diǎn)、應(yīng)用、體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。第二章介紹AdHoc網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路層、IP地址分配、單播路由協(xié)議、組播路由協(xié)議、傳輸層需要實(shí)現(xiàn)的功能、面對(duì)的主要問題、現(xiàn)有的協(xié)議及其相關(guān)的

4、比較，分析這些協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)。第三章詳細(xì)講述了所設(shè)計(jì)的AdHoc網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的具體方案，包括設(shè)計(jì)的約束條件、路由協(xié)議設(shè)計(jì)方案、數(shù)據(jù)包傳輸設(shè)計(jì)方案、開關(guān)機(jī)的設(shè)計(jì)方案和IP地址配置方案。每一個(gè)方案中包含多個(gè)小方案，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的具體功能。并提供了相應(yīng)的處理流程。第四章則是對(duì)第三章提出的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議方案進(jìn)行仿真，包括對(duì)仿真工具的介紹、仿真的各個(gè)層次的建立和編程以及仿真的結(jié)果，并將該協(xié)議和現(xiàn)有的部分主流協(xié)議進(jìn)行比較?！娟P(guān)健詞】AdHoc網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)層

5、協(xié)議、路由、數(shù)據(jù)包傳輸、IP地址配置、OPNET浙江大學(xué)碩士論文1AdHoc網(wǎng)絡(luò)引論1.1AdHoc網(wǎng)絡(luò)概述AdHoc是一種不依賴于固定設(shè)施的、自組織的無線網(wǎng)絡(luò)，其組網(wǎng)方便、快捷，不受時(shí)間和空間限制，既可應(yīng)用于救援、會(huì)議、戰(zhàn)場(chǎng)、探險(xiǎn)、遠(yuǎn)距離或危險(xiǎn)環(huán)境中的目標(biāo)監(jiān)控等場(chǎng)合，還可用于末端網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。1.1.1AdHoc網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生背景隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)移動(dòng)通信的需求越來越強(qiáng)。近年來，移動(dòng)通信技術(shù)得到了飛速發(fā)展和普及。蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)、無

6、線局域P9(IEEE802.11【日和HiperLAN[21)藍(lán)牙技術(shù)(Bluetooth[31)、家庭無線網(wǎng)(HomeRF[41)等移動(dòng)通信新技術(shù)紛紛涌現(xiàn)。這些技術(shù)的出現(xiàn)，極大方便了人們的生活，同時(shí)也推動(dòng)了無線通信技術(shù)的發(fā)展。無線通信網(wǎng)絡(luò)按照其組網(wǎng)控制方式分為兩類:一類是集中式控制，無線網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行要依賴預(yù)先部署的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。典型的例子有:蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，依靠基站和移動(dòng)交換中心等基礎(chǔ)設(shè)施的支持基于接入點(diǎn)(accesspoint)和有

7、線骨千網(wǎng)模式工作的無線局域網(wǎng)。另一類是能夠臨時(shí)快速自動(dòng)組網(wǎng)的移動(dòng)通信技術(shù)。也就是AdHoc網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，能夠應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)上部隊(duì)的快速展開和推進(jìn)、發(fā)生地震或水災(zāi)后的營救、野外科學(xué)考察、臨時(shí)會(huì)議等場(chǎng)合。“AdHoc“一詞來源于拉丁語，意思是“專用的、特定的”。AdHoc網(wǎng)絡(luò)通常也可以稱為“移動(dòng)專用網(wǎng)絡(luò)”(MANETMobileAdHocNetworks)“無固定設(shè)施網(wǎng)’，、“自組織網(wǎng)”“對(duì)等網(wǎng)絡(luò)”或“移動(dòng)分布式多跳無線網(wǎng)絡(luò)”等等。在本論文中，

8、用“AdHoc”來描述這種移動(dòng)分組式網(wǎng)絡(luò)。由于組網(wǎng)快速、靈活。使用方便，目前得到越來越廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向，在未來的通信技術(shù)中占有重要地位。1.1.2AdHoc網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史AdHoc網(wǎng)絡(luò)的前身是分組無線網(wǎng)(packetradionetwork)[561。早在1972年，是由美國國防部遠(yuǎn)景研究規(guī)劃局(DARPA)啟動(dòng)了分組無線網(wǎng)項(xiàng)目PRNET【月，研究在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下利用分組無線網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在1983年DA

9、RPA啟動(dòng)了高殘存性自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)SURAN(survivableadaptivenetwork)項(xiàng)目，研究如何將PRNET的研究成果加以擴(kuò)展，以支持更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。在1994年，DARPA又啟動(dòng)了全球移動(dòng)信息系統(tǒng)GloMo(globalmobileinformationsystems)項(xiàng)目，旨在對(duì)能夠滿足軍事應(yīng)用需要的、高抗毀性的移動(dòng)信息系統(tǒng)進(jìn)行全面深入的研究。成立于1991年的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)妥員會(huì)采用了“AdHoc網(wǎng)絡(luò)”一詞來