無線MANET組播自適應(yīng)路由協(xié)議研究.pdf

1、移動Adhoc網(wǎng)絡(luò)(MANET,MobileAdhocNetworks)以其靈活和易構(gòu)的特性，最初主要為搶險救災(zāi)、野外研究、戰(zhàn)場指揮等惡劣環(huán)境下的作業(yè)人員提供網(wǎng)絡(luò)支持。近來隨著研究的深入，MANET的應(yīng)用正由軍事轉(zhuǎn)為民用和商業(yè)，應(yīng)用范圍逐漸擴大，以在末端網(wǎng)絡(luò)為終端用戶提供更好的個性化服務(wù)。因此MANET將成為下一代網(wǎng)絡(luò)的主要構(gòu)架之一。同時，隨著移動設(shè)備的廣泛應(yīng)用和視頻點播、電視會議、遠程學(xué)習(xí)、計算機協(xié)同工作等面向組應(yīng)用的業(yè)務(wù)出現(xiàn)，在下一

2、代網(wǎng)絡(luò)中使用組播技術(shù)是一種必然的發(fā)展趨勢。而組播技術(shù)可以充分利用MANET的無線廣播的特性以緩解MANET帶寬等資源不足的限制。路由協(xié)議一直是MANET組播研究的核心內(nèi)容，對MANET組播路由協(xié)議的研究具有重要的現(xiàn)實意義和應(yīng)用背景。 本文對MANET組播路由協(xié)議的研究，主要內(nèi)容和貢獻如下：針對MANET組播的特點，對MANET組播中的QoS(Quality-of-Service)問題進行分類整理，并指出QoS研究內(nèi)容；對與QoS

3、路由設(shè)計密切相關(guān)的跨層設(shè)計及自適應(yīng)路由問題進行總結(jié)；在此基礎(chǔ)上我們給出了MANET組播自適應(yīng)協(xié)議設(shè)計的框架。 目前MANET組播路由協(xié)議的研究一方面進一步完善組播路由機制和理論，另一方面向?qū)嵱眯苑较虬l(fā)展，即設(shè)計符合實際背景環(huán)境的組播路由協(xié)議。針對MANET組播的實際應(yīng)用背景，我們在節(jié)點個體特性的基礎(chǔ)上，聯(lián)合鏈路層考慮節(jié)點消耗能量和網(wǎng)絡(luò)層目標節(jié)點收包數(shù)量兩項指標，提出節(jié)點貢獻度的新參數(shù)?；谶@個參數(shù)，結(jié)合ODMRP(On-Dema

4、ndMulticastRoutingProtocol)的組播路由協(xié)議機制，設(shè)計了新的基于貢獻度的自適應(yīng)組播路由協(xié)議c-ODMRP(contributiondegreeODMRP)。在網(wǎng)絡(luò)層，采用貢獻度指標進行啟發(fā)式的選路，使得數(shù)據(jù)流避開網(wǎng)絡(luò)中貢獻度大的節(jié)點，使得節(jié)點的收益和支出相對平衡。模擬實驗結(jié)果表明，c-ODMRP協(xié)議的節(jié)點收益率、網(wǎng)絡(luò)壽命與ODMRP協(xié)議相比有所提高，體現(xiàn)了節(jié)點的收益與支出相關(guān)聯(lián)的特性，協(xié)議更符合實際應(yīng)用背景。

5、 在ODMRP協(xié)議中，由于采用周期性地廣播Join-Query包來更新成員信息和路由信息，使得網(wǎng)絡(luò)中流動著大量平凡的Join-Query控制包，造成網(wǎng)絡(luò)開銷增大，網(wǎng)絡(luò)擁塞。我們采用能量驅(qū)動的概率轉(zhuǎn)發(fā)的方法，根據(jù)每個節(jié)點的能量資源信息為每個節(jié)點設(shè)置相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)投遞概率，抑制網(wǎng)絡(luò)中的Join-Query控制包。模擬結(jié)果顯示我們的能量驅(qū)動的MANET概率組播路由協(xié)議(p-ODMRP)在投遞率滿足需求的情況下，網(wǎng)絡(luò)的控制開銷減小20％左右，增

6、加了網(wǎng)絡(luò)壽命，協(xié)議的綜合性能有明顯提高。 路由作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的重要部分應(yīng)是各層信息的綜合反應(yīng)，我們綜合考慮PHY層的能量信息、MAC層的流量信息、LL層的隊列信息、路由層的路由跳數(shù)信息綜合給出路由選擇標準，并在盡量保持不破壞網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上給出跨層設(shè)計的實現(xiàn)方案。模擬實驗顯示我們的聯(lián)合路由協(xié)議的綜合性能與傳統(tǒng)的跳數(shù)為路由標準的協(xié)議相比，性能有所提高。 本文主要從跨層設(shè)計的角度，對MANET組播協(xié)議進行相關(guān)研究。本文的貢

7、獻歸納起來為：一個框架，三個協(xié)議和一個標準。 一個框架，三個協(xié)議和一個標準分別是：一個框架：本文在總結(jié)MANET協(xié)議設(shè)計中QOS需求和跨層設(shè)計的原理基礎(chǔ)上，提出了一種MANET自適應(yīng)路由協(xié)議的頂層設(shè)計框架，它可以從宏觀上指導(dǎo)MANET協(xié)議設(shè)計，使協(xié)議設(shè)計具有可擴展性。 三個協(xié)議：本文在對MANET組播中的mesh結(jié)構(gòu)的協(xié)議研究基礎(chǔ)上，結(jié)合應(yīng)用背景提出了三個獨立的組播協(xié)議。本文提出的協(xié)議是在ODMRP路由協(xié)議的基礎(chǔ)上改進而

8、來的。 第一個協(xié)議，主要針對MANET組播的實際應(yīng)用背景，聯(lián)合節(jié)點收益(income)和節(jié)點的支出(charge)提出了節(jié)點貢獻度的概念，在節(jié)點收益的背景下考慮節(jié)點消耗能量的組播路由機制，探索創(chuàng)建與實際應(yīng)用背景相統(tǒng)一的組播路由協(xié)議的方法和機制。 第二個協(xié)議，主要在對網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)投遞機制研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合節(jié)點的狀態(tài)信息自適應(yīng)的調(diào)整網(wǎng)絡(luò)中的隨機概率轉(zhuǎn)發(fā)的方法，以減少路由消息的開銷和網(wǎng)絡(luò)中控制包開銷，延長網(wǎng)絡(luò)壽命。 第三

9、個協(xié)議，主要根據(jù)路由協(xié)議應(yīng)是各層信息的綜合反應(yīng)，我們綜合考慮PHY(Physical)層的能量信息、MAC(MediumAccessControl)層的流量信息、LL(LinkLayer)層的隊列信息、網(wǎng)絡(luò)(路由)層的路由跳數(shù)信息綜合給出路由選擇標準，并在盡量保持不破壞網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上給出跨層設(shè)計的實現(xiàn)方案。模擬實驗顯示我們的聯(lián)合路由協(xié)議的綜合性能與傳統(tǒng)的跳數(shù)為路由標準的協(xié)議相比，性能有所提高。 一個標準：節(jié)點的投資收益率。