基于matlab的ad hoc網(wǎng)絡(luò)aodv協(xié)議的最小路由選擇-本科畢業(yè)論文

1、<p>　　本 科 生 畢 業(yè) 論 文</p><p>　　題 目：基于MATLAB的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)AODV協(xié)議的最小路由選擇 </p><p>　　學(xué) 院： 信息學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān) 業(yè)： 通信工程 &l

2、t;/p><p>　　指導(dǎo)教師（職稱(chēng)）： 李波（副教授） </p><p>　　報(bào) 告 人： 張海瑞 </p><p>　　時(shí) 間： 2014/5/3 </p>

3、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　MATLAB is based on the minimum routing protocol AODV in Ad Hoc NetworksII</p><p>　　AbstractII</

4、p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)1</p><p>　　1.1.1 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1</p><p>　　1.1.2 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)1</p><p>　　1.1.3 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用2</p&

5、gt;<p>　　1.2 路由協(xié)議2</p><p>　　1.2.1 路由協(xié)議分類(lèi)2</p><p>　　1.2.2 AODV的基本介紹4</p><p>　　1.2.3 AODV協(xié)議的性能5</p><p>　　1.3 本文的主要工作5</p><p>　　第二章 AODV協(xié)議工作

6、過(guò)程6</p><p>　　2.1 AODV路由協(xié)議分組格式6</p><p>　　2.1.1 RREQ 路由請(qǐng)求6</p><p>　　2.1.2 RREP 路由回復(fù)7</p><p>　　2.1.3 RERR 路由錯(cuò)誤7</p><p>　　2.1.4 RREP-ACK 路由回復(fù)確認(rèn)8<

7、/p><p>　　2.1.5 Hello報(bào)文8</p><p>　　2.2 單點(diǎn)路由的建立9</p><p>　　2.2.1 路由發(fā)現(xiàn)9</p><p>　　2.2.2 前向路徑建立10</p><p>　　2.2.3 路由保持10</p><p>　　第三章 AODV的仿真及分析12

8、</p><p>　　3.1 仿真工具12</p><p>　　3.2仿真過(guò)程與分析12</p><p>　　3.2.1仿真過(guò)程相關(guān)分析13</p><p><b>　　結(jié) 論16</b></p><p><b>　　致 謝17</b></p>&

9、lt;p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　Ad hoc網(wǎng)絡(luò)是一種不需要任何通信基礎(chǔ)設(shè)施的典型的自組織網(wǎng)絡(luò)，它的研究目標(biāo)是將數(shù)據(jù)分組交換技術(shù)引入到無(wú)線環(huán)境中，開(kāi)發(fā)軍用的無(wú)線數(shù)據(jù)分組網(wǎng)絡(luò)。隨著Ad hoc研究的深入，性能的不斷完善以及其特有的優(yōu)勢(shì)，移動(dòng)Ad hoc的應(yīng)用越來(lái)越

10、普及，迅速的從軍用領(lǐng)域滲透到相關(guān)領(lǐng)域。而Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)必須有一系列的規(guī)則來(lái)約束，由此，對(duì)其路由協(xié)議的研究成了網(wǎng)絡(luò)研究者普遍的切入點(diǎn)，并從未中斷過(guò)。</p><p>　　本文首先介紹了Ad hoc網(wǎng)絡(luò)與其路由協(xié)議AODV，然后通過(guò)MATLAB對(duì)該協(xié)議進(jìn)行仿真，最終將其工作過(guò)程用實(shí)例表現(xiàn)出來(lái)，從建立移動(dòng)節(jié)點(diǎn)到尋找最佳路徑整個(gè)過(guò)程一目了然，使我們更快更好的了解和研究Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點(diǎn)，以便于更好的運(yùn)用Ad

11、 hoc網(wǎng)絡(luò)為我們服務(wù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：Ad hoc網(wǎng)絡(luò) 分組交換 AODV MATLAB仿真</p><p>　　MATLAB is based on the minimum routing protocol AODV in Ad Hoc Networks</p><p><b>　　Abstract</b></p&

12、gt;<p>　　Ad hoc network is a self-organizing network which does not require any communication infrastructure, The research goal is the packet switching technology is introduced t

13、o the wireless environment, wireless data network development of military. With the Ad hoc study, the performance of continuous improvement and its unique advantages, the

14、 application is more and more popular in mobile Ad hoc, rapid military field penetration to the related field. The implementation of Ad hoc network must have a s</p>&l

15、t;p>　　This paper introduces Ad hoc network and its routing protocol in AODV, and then, simulating the protocol by MATLAB, the work process with the example shown eventually. To

16、find the best path in the whole process from the establishment of the mobile node to stick out a mile, the strengths and weaknesses we understand better and faster so that Ad hoc networ

17、k can be used of serving to us.</p><p>　　Key word: Ad hoc network Packet switching AODV MATLAB simulate</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)</p&

18、gt;<p>　　Ad　Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種沒(méi)有有線基礎(chǔ)設(shè)施支持的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)均由移動(dòng)主機(jī)構(gòu)成。Ad　Hoc網(wǎng)絡(luò)最初應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，它的研究起源于戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下分組無(wú)線網(wǎng)數(shù)據(jù)通信項(xiàng)目，該項(xiàng)目由DARPA資助，其后，又在1983年和1994年進(jìn)行了抗毀可適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)SURAN（Survivable Adaptive Network）和全球移動(dòng)信息系統(tǒng)GloMo（Global　Information System）項(xiàng)目的研究。由

19、于無(wú)線通信和終端技術(shù)的不斷發(fā)展，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)在民用環(huán)境下也得到了發(fā)展，如需要在沒(méi)有有線基礎(chǔ)設(shè)施的地區(qū)進(jìn)行臨時(shí)通信時(shí)，可以很方便地通過(guò)搭建Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　1.1.1 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展</p><p>　　移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)有三四十年的歷史了。移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的思想最早可以追溯到1968年的ALOHA網(wǎng)絡(luò)。其研究目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)夏威夷教育設(shè)

20、備的無(wú)線動(dòng)態(tài)連接。受此思想的啟發(fā)，DARPA在1973年開(kāi)始研制分組無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。其研究目標(biāo)是將數(shù)據(jù)分組交換技術(shù)引入到無(wú)線環(huán)境中，開(kāi)發(fā)軍用的無(wú)線數(shù)據(jù)分組網(wǎng)絡(luò)。隨著Ad hoc研究的深入，性能的不斷完善以及其特有的優(yōu)勢(shì)，移動(dòng)Ad hoc的應(yīng)用越來(lái)越普及，迅速的從軍用領(lǐng)域滲透到相關(guān)，而Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)必須有一系列的規(guī)則來(lái)約束，由此，它的相關(guān)協(xié)議就顯得極其重要，對(duì)于他的研究也未中斷過(guò)。</p><p>　　1.1.2

21、 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)</p><p><b>　　靈活接入。</b></p><p>　　在不考慮網(wǎng)絡(luò)安全性時(shí)僅需，節(jié)點(diǎn)僅需較少的的規(guī)劃信息就可接入網(wǎng)絡(luò)；</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)可變與可控</p><p>　　移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)支持節(jié)點(diǎn)任意移動(dòng)、隨意入網(wǎng)與退網(wǎng)，并且可通過(guò)特定的網(wǎng)絡(luò)管理策略實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)

22、構(gòu)自組織維護(hù)與管理。因此具有較強(qiáng)的抗毀性能，適用于軍事行動(dòng)場(chǎng)合，確保信息可靠傳輸；</p><p><b>　　動(dòng)態(tài)多跳路由</b></p><p>　　移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)地位平等，作為通信節(jié)點(diǎn)的目地時(shí)可充當(dāng)路由器。而且由于節(jié)點(diǎn)功率能量的限制，單個(gè)節(jié)點(diǎn)的覆蓋范有限，超視距節(jié)點(diǎn)通信需要依靠多跳路由，即消息需要經(jīng)過(guò)中間節(jié)點(diǎn)的的轉(zhuǎn)發(fā)；</p><

23、p><b>　　分層分布式管理</b></p><p>　　由于移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目勺冃?、?jié)點(diǎn)通信能量、覆蓋范圍的局限性，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、路由等的管理呈現(xiàn)分層分布式的管理模式。</p><p>　　1.1.3 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用</p><p>　　Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍很廣，總體上來(lái)說(shuō)，它可以用于以下場(chǎng)合：</p>

24、;<p>　　有線通信設(shè)施的地方，如沒(méi)有建立硬件通信設(shè)施或有線通信設(shè)施遭受破壞。</p><p>　　需要分布式特性的網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境。</p><p>　　現(xiàn)有有線通信設(shè)施不足，需要臨時(shí)快速建立一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境。</p><p>　　作為生存性較強(qiáng)的后備網(wǎng)絡(luò)。</p><p><b>　　1.2 路由協(xié)議</b

25、></p><p>　　路由協(xié)議作為影響網(wǎng)絡(luò)性能的一個(gè)重要因素，是確保Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)正確運(yùn)行的關(guān)鍵。路由協(xié)議的主要作用是迅速準(zhǔn)確地計(jì)算到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路由，同時(shí)通過(guò)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘉?lái)更新和維護(hù)路由。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是動(dòng)態(tài)變化的，路由協(xié)議的周期性廣播會(huì)涉及大量帶寬和能量，對(duì)系統(tǒng)的性能起到?jīng)Q定性因素，因此，對(duì)路由協(xié)議的深入了解和分析至關(guān)重要。</p><p>　　1.2.

26、1 路由協(xié)議分類(lèi)</p><p>　　目前提出的多種無(wú)線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議(算法)大體可分為三類(lèi)</p><p>　　先應(yīng)式(Pro-active)算法:又稱(chēng)為表驅(qū)動(dòng)(table-driven)路由算法。該算法將網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立主動(dòng)的路由器進(jìn)行全網(wǎng)絡(luò)周期性的路由信息的廣播和更新,每個(gè)結(jié)點(diǎn)需要維護(hù)一張完整的網(wǎng)絡(luò)路由表,路由表項(xiàng)的內(nèi)容包括目的結(jié)點(diǎn)、跳數(shù)、目的結(jié)點(diǎn)序號(hào)等。每個(gè)結(jié)

27、點(diǎn)周期性的與鄰結(jié)點(diǎn)交換路由信息來(lái)更新自身的路由表,路由發(fā)現(xiàn)依據(jù)路由表來(lái)進(jìn)行。先應(yīng)式算法的優(yōu)點(diǎn)是通信時(shí)可以立即得到路由信息,缺點(diǎn)是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)結(jié)點(diǎn)發(fā)生變化時(shí),必須重新交換路由信息以獲得新路由的路徑,這樣增加了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載,路由開(kāi)銷(xiāo)也隨著網(wǎng)絡(luò)的增大而越來(lái)越大。其代表協(xié)議有DSDV、OL2SR等</p><p>　　按需求(On-demand)算法:又稱(chēng)反應(yīng)式路由算法。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)當(dāng)需要路由來(lái)傳送數(shù)據(jù)包時(shí)才被動(dòng)的進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn),即

28、結(jié)點(diǎn)僅構(gòu)建和維護(hù)當(dāng)前需要用來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)包的路由信息。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由表內(nèi)容也是按需建立的,不需建立去往網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個(gè)結(jié)點(diǎn)的路徑,因此不需要周期性的廣播路由信息,節(jié)省了一定的網(wǎng)絡(luò)資源。按需求算法具有較小的通信控制(路由維護(hù)更新)開(kāi)銷(xiāo),但在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),因沒(méi)有通向目的結(jié)點(diǎn)的路由信息,要臨時(shí)啟動(dòng)路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制來(lái)尋找路由,這會(huì)帶來(lái)一定的時(shí)延。代表協(xié)議有AODV、DSR、DSRD、TORA協(xié)議等</p><p>　　混合式算法

29、:結(jié)合了先應(yīng)式算法和按需求算法的優(yōu)勢(shì)。該算法按區(qū)域?qū)o(wú)線網(wǎng)絡(luò)劃分為幾個(gè)邏輯子網(wǎng),在邏輯子網(wǎng)內(nèi)采用先應(yīng)式的主動(dòng)算法,在區(qū)域間采用按需求的被動(dòng)算法,通過(guò)調(diào)節(jié)區(qū)域劃分的大小和子網(wǎng)內(nèi)結(jié)點(diǎn)數(shù)量以綜合提高結(jié)點(diǎn)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的路由能力。代表協(xié)議有ZRP協(xié)議等。</p><p>　　1.2.2 AODV的基本介紹</p><p>　　路由請(qǐng)求（RREQ），路由回復(fù)（RREP）和路由錯(cuò)誤（RERR）是AODV

30、定義的三種消息種類(lèi)。這些消息通過(guò)UDP和通常的IP協(xié)議來(lái)接收。舉個(gè)例子，發(fā)起請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)需要用它自己的IP地址作為消息中的Originator IP address（發(fā)起者IP）。對(duì)于廣播，將采用IP協(xié)議指定的廣播地址（255.255.255.255），這個(gè)地址意味著這種消息將不會(huì)被盲目轉(zhuǎn)發(fā)。但是，AODV操作確實(shí)要求特定的消息（例如RREQ）得到廣泛的散布，甚至有可能散布至整個(gè)專(zhuān)有網(wǎng)絡(luò)。這些RREQ的散布的范圍由IP頭中的TTL來(lái)指定。

31、作為一個(gè)特點(diǎn)，將不會(huì)采用IP協(xié)議中的分片傳輸。</p><p>　　只要一條通道連接的兩個(gè)端點(diǎn)都有通向?qū)Ψ降恼_路由，AODV是工作的。當(dāng)某節(jié)點(diǎn)需要連接到一個(gè)新的目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，它將廣播一個(gè)RREQ（路由請(qǐng)求消息）來(lái)嘗試找到一條到目的節(jié)點(diǎn)的路由。如果RREQ消息到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，這條路由將被找到。另外一種情況下，路由也可以找到，就是RREQ到達(dá)了一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)，該中間節(jié)點(diǎn)擁有到目的節(jié)點(diǎn)的“足夠新鮮”的路由。“足夠新鮮”的路

32、由首先要是一條到目的地的正確路由，該路由還需要擁有一個(gè)足夠大的序列號(hào)，該序號(hào)不能小于RREQ 中的序列號(hào)。當(dāng)向發(fā)起RREQ的節(jié)點(diǎn)單播一個(gè)RREP后，這條路由就建立了。所有接到請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)都會(huì)緩存一條回到發(fā)起節(jié)點(diǎn)的路由，所以RREP就可以通過(guò)單播從目的節(jié)點(diǎn)返回到發(fā)起節(jié)點(diǎn)，或者從一個(gè)能夠找到目的節(jié)點(diǎn)的中間節(jié)點(diǎn)返回到發(fā)起節(jié)點(diǎn)。</p><p>　　節(jié)點(diǎn)將相鄰節(jié)點(diǎn)（next hops）的連接狀態(tài)保存在活動(dòng)路由表里（acti

33、ve routes）。當(dāng)活動(dòng)路由表里有一條連接斷開(kāi)時(shí)，一條RERR消息（路由錯(cuò)誤消息）將被用來(lái)通知其他節(jié)點(diǎn)發(fā)生了連接斷裂。RERR消息指出了不再能到達(dá)的目的節(jié)點(diǎn)（甚至是目的子網(wǎng)）。為了實(shí)現(xiàn)這種報(bào)告機(jī)制，每個(gè)節(jié)點(diǎn)還要維護(hù)一個(gè)“先驅(qū)表”（precursor list），表中包含了一些鄰居的IP，這些鄰居可能會(huì)將它用作達(dá)到目的地的下一跳節(jié)點(diǎn)。先驅(qū)表里的信息可以很輕易的從回傳RREP的過(guò)程中獲得，因?yàn)榘凑斩x，RREP就該是傳往先驅(qū)節(jié)點(diǎn)的。如果

34、RREP有一個(gè)非零的前綴長(zhǎng)度，那么RREQ的發(fā)起者將被包括在先驅(qū)表里作為子網(wǎng)的路由。</p><p>　　1.2.3 AODV協(xié)議的性能</p><p>　　基于AODV路由協(xié)議工作原理的分析，其在網(wǎng)絡(luò)使用中的性能如下]：</p><p>　　基于傳統(tǒng)的距離向量路由機(jī)制思路簡(jiǎn)單易懂；</p><p>　　通過(guò)使用目的序列號(hào)有效地防止了循環(huán)的

35、發(fā)生解決了傳統(tǒng)的基于距離向量路由協(xié)議存在的無(wú)限計(jì)數(shù)問(wèn)題，并且易于編程實(shí)現(xiàn)；</p><p>　　支持中間節(jié)點(diǎn)回答能使源節(jié)點(diǎn)快速獲得路由，但存在過(guò)時(shí)路由問(wèn)題；</p><p>　　快速響應(yīng)活躍路徑上斷鏈，當(dāng)鏈路失效能夠被立即報(bào)告,這樣路由可重新建立；</p><p>　　具有網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)充性；</p><p>　　需要周期性地廣播報(bào)文需要消耗一定

36、的電池能源和網(wǎng)絡(luò)帶寬。</p><p>　　1.3 本文的主要工作</p><p>　　主要是通過(guò)MATLAB軟件完成Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議AODV的仿真。首先建立隨機(jī)路由節(jié)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)速度、時(shí)間、運(yùn)動(dòng)范圍、節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)等參數(shù)的限制，再計(jì)算各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離，最終實(shí)現(xiàn)源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的最佳路由選擇。</p><p>　　第二章 AODV協(xié)議工作過(guò)程</p&

37、gt;<p>　　2.1 AODV路由協(xié)議分組格式</p><p>　　AODV路由協(xié)議通過(guò)路由消息傳遞信息，包含了路由請(qǐng)求RREQ(Route Request），路由回復(fù)RREP(Route Reply），路由錯(cuò)誤RRER(Route Error）和路由回復(fù)確認(rèn)RREP-ACK。在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在維護(hù)通信時(shí)，還應(yīng)用了一種TTL=1的RREP消息，這種消息叫做Hello報(bào)文。這些消息通過(guò)用戶(hù)數(shù)據(jù)包協(xié)議(

38、UDP，User Datagram Protocol）和通常的IP協(xié)議來(lái)接收。</p><p>　　2.1.1 RREQ 路由請(qǐng)求</p><p>　　在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)無(wú)法找到一個(gè)可用路由到目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，它將會(huì)利用廣播RREQ消息來(lái)尋找建立路由通路。路由請(qǐng)求消息的格式如表2-1所示。</p><p>　　表2-1 RREQ消息格式 <

39、/p><p>　　路由請(qǐng)求消息的部分字段定義如下：</p><p><b>　　類(lèi)型：此字段值1；</b></p><p>　　J：Join flag加入標(biāo)志，為多播保留；</p><p>　　R：Repair flag修復(fù)標(biāo)志，為多播保留；</p><p>　　G：Gratuitous RREP f

40、lag免費(fèi)路由回復(fù)標(biāo)志，指是否該向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)IP地址域指定的節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)免費(fèi)路由回復(fù)消息；</p><p>　　D：Destination only flag僅允許目的節(jié)點(diǎn)回復(fù)標(biāo)志，標(biāo)志置位則僅允許目的節(jié)點(diǎn)回復(fù)本條路由請(qǐng)求；</p><p>　　U：Unknown sequence number未知序列號(hào)，指目標(biāo)節(jié)點(diǎn)序列號(hào)未知；</p><p>　　保留：發(fā)送時(shí)填充0

41、，接收時(shí)忽略此字段；</p><p>　　跳數(shù)：從發(fā)起節(jié)點(diǎn)到處理該請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)；</p><p>　　RREQ ID：路由請(qǐng)求標(biāo)識(shí),這是一個(gè)序列號(hào)，用它和發(fā)起節(jié)點(diǎn)的IP就可以唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)RREQ信息。</p><p>　　2.1.2 RREP 路由回復(fù)</p><p>　　當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要對(duì)收到的RREQ消息進(jìn)行回復(fù)時(shí)，節(jié)點(diǎn)將會(huì)根據(jù)收到的RR

42、EQ消息和路由表信息生成路由回復(fù)消息RREP，然后按查找相應(yīng)的反向路由轉(zhuǎn)發(fā)RREP。路由回復(fù)消息的格式如表2-2所示。</p><p>　　表2-2 RREP消息格式</p><p>　　RREP路由回復(fù)消息部分字段解釋如下：</p><p><b>　　類(lèi)型：此字段值2；</b></p><p>　　R：Repair

43、flag修復(fù)標(biāo)志</p><p>　　A：Acknowledgement required需要確認(rèn)；</p><p>　　前綴長(zhǎng)度：非0代表下一跳節(jié)點(diǎn)可作任何具有相同路由前綴節(jié)點(diǎn)被請(qǐng)求時(shí)的目的節(jié)點(diǎn)；</p><p>　　保留：發(fā)送時(shí)填充0，接收時(shí)忽略此字段；</p><p>　　生命期：路由聲明時(shí)間，單位為毫秒，在這段時(shí)間里，收到RREP的節(jié)

44、點(diǎn)會(huì)認(rèn)為這條路由是有效的。</p><p>　　2.1.3 RERR 路由錯(cuò)誤</p><p>　　在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，可能出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間因?yàn)槟骋还?jié)點(diǎn)退出網(wǎng)絡(luò)、信息不可達(dá)或者路由信息與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不符等情況，這時(shí)節(jié)點(diǎn)將會(huì)把路由的錯(cuò)誤信息RERR發(fā)給相鄰節(jié)點(diǎn)。路由錯(cuò)誤消息RERR的消息格式如表2-3所示。</p><p>　　表2-3 RERR消息格式</p&g

45、t;<p>　　RERR路由請(qǐng)求消息的部分字段解釋如下：</p><p><b>　　類(lèi)型：此字段置3；</b></p><p>　　N：No delete flag不比刪除標(biāo)志：置位時(shí)上游節(jié)點(diǎn)就不刪除此路由；</p><p>　　不可達(dá)目的節(jié)點(diǎn)數(shù)：本消息包含的不可達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，必須至少為一；</p><p

46、>　　保留：發(fā)送時(shí)填充0，接收時(shí)忽略此字段。</p><p>　　2.1.4 RREP-ACK 路由回復(fù)確認(rèn)</p><p>　　當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)成功收到RREP消息后，目的節(jié)點(diǎn)將會(huì)發(fā)送RREP-ACK消息確認(rèn)路由回復(fù)，其消息格式如表2-4所示。</p><p>　　圖2-4 RREP-ACK消息格式</p><p>　　在路由回復(fù)確認(rèn)消息

47、中Type字段置位為4。保留位在發(fā)送時(shí)填充0，節(jié)點(diǎn)接收時(shí)忽略此字段。</p><p>　　2.1.5 Hello報(bào)文</p><p>　　在AODV路由協(xié)議維護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接情況時(shí)，節(jié)點(diǎn)利用周期性廣播Hello報(bào)文來(lái)確定與鄰居節(jié)點(diǎn)是否保持著連接，然后根據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接情況對(duì)路由進(jìn)行建立或更新等維護(hù)。</p><p>　　Hello報(bào)文是 TTL=1的RREP，因此Hell

48、o報(bào)文只能在相鄰節(jié)點(diǎn)間傳送。對(duì)于 Hello報(bào)文，設(shè)置字段“目的節(jié)點(diǎn)IP地址”和“目的節(jié)點(diǎn)序列號(hào)”為生成本報(bào)文的節(jié)點(diǎn)IP地址和序列號(hào)，跳數(shù)設(shè)置為0，其余字段無(wú)效。</p><p>　　2.2 單點(diǎn)路由的建立</p><p>　　2.2.1 路由發(fā)現(xiàn)</p><p>　　當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)要向某個(gè)目的地發(fā)數(shù)據(jù)包時(shí)，它先檢查路由表，判斷是否存在那個(gè)節(jié)點(diǎn)現(xiàn)成的路由。如果有，就將數(shù)

49、據(jù)包沿著這條路由向前傳送到目的地如果沒(méi)有就開(kāi)始初始化路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程。首先，源節(jié)點(diǎn)構(gòu)造一個(gè)RREQ（路由請(qǐng)求）包，包內(nèi)含有源節(jié)點(diǎn)的IP地址和當(dāng)前的序列號(hào)還有目的地的IP地址和最后得到的序列號(hào)，另外還有一個(gè)廣播ID，它是隨源節(jié)點(diǎn)每初始化一個(gè)RREQ就增加一次。這樣廣播ID和源節(jié)點(diǎn)的IP地址組成了RREQ唯一的標(biāo)識(shí)符。RREQ構(gòu)造完后，源節(jié)點(diǎn)廣播數(shù)據(jù)包并開(kāi)始計(jì)時(shí)等待答復(fù)、當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)收到RREQ時(shí)，首先檢查源IP地址和廣播ID是否見(jiàn)過(guò)任意規(guī)定的時(shí)

50、間內(nèi)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)保存收到的RREQ里的源IP地址和廣播ID的錄．如果發(fā)現(xiàn)存在相目的IP地址和廣播ID，將放奔數(shù)據(jù)包如果沒(méi)有(RREQ第一次到達(dá)該節(jié)點(diǎn))．將記錄源IP地址和廣播ID，向前傳數(shù)據(jù)包。傳遞RREQ的過(guò)程，節(jié)點(diǎn)路由表中為源節(jié)點(diǎn)建立一個(gè)相反路由入口。這個(gè)相反路由入口包含源節(jié)點(diǎn)的IP地址和序列號(hào)，還有到源節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)和收到RREQ的鄰點(diǎn)IP地址。這樣，對(duì)f收到RREQ的節(jié)點(diǎn)知道怎樣把RREP（路由應(yīng)答）傳回源節(jié)點(diǎn)圖1表示RREQ任網(wǎng)絡(luò)的

51、傳播和相反路由入口在每</p><p>　　2.2.2 前向路徑建立</p><p>　　當(dāng)一個(gè)點(diǎn)確定它有一條響應(yīng)RREQ的路由時(shí)，它就構(gòu)造RREP．為了響應(yīng)RREQ，如果一條路由帶有的序列號(hào)不小于RREQ里的序列號(hào)，我們認(rèn)為這條路由是通的，發(fā)送答復(fù)RREQ的RREP包含源、目的地節(jié)點(diǎn)的IP地址。如果目的地開(kāi)始響應(yīng)，它將當(dāng)目的序列號(hào)放入數(shù)據(jù)包中，初始化跳數(shù)為0，把路由有效時(shí)時(shí)間長(zhǎng)度放入RR

52、EP的生命期字段中。但是，如果是中間是一個(gè)節(jié)點(diǎn)響應(yīng)，它將目的地序列號(hào)的記錄放入數(shù)據(jù)包中，跳數(shù)為自到目的地的距離，并且計(jì)算自己關(guān)于目的地的路由表入口仍然有效的時(shí)間。然后，它將通過(guò)使用已收到RREQ的節(jié)點(diǎn)作為下一跳，單點(diǎn)傳送RREP到源節(jié)點(diǎn)，當(dāng)中間的節(jié)點(diǎn)收到RREP時(shí)，它任路由表中建一個(gè)到目的地的前向路徑入口。這個(gè)入口包含目的地IP地址，RREP要去的鄰點(diǎn)IP地址，跳數(shù)或是到目的地的距離。為了得到它到目的地的距離，節(jié)點(diǎn)將跳數(shù)字段的值+1。還

53、有這個(gè)入口有RREP設(shè)置的生命期。每當(dāng)路由使用時(shí)，相應(yīng)的生命期就更新。如住規(guī)定的時(shí)間內(nèi)仍未使用，將其刪除。RREP傳遞結(jié)束時(shí)，節(jié)點(diǎn)就將RREP傳給源節(jié)點(diǎn)，如圖四所示</p><p>　　2.2.3 路由保持</p><p>　　一旦指定的源／目的地間發(fā)現(xiàn)一條路由，這條路由會(huì)在源需要時(shí)一直保持。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)只會(huì)影響包含這些移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的路由，這樣的路徑稱(chēng)為激活路徑。不是沿著激活路

54、徑上的移動(dòng)不會(huì)觸發(fā)任何協(xié)議的變化如果源節(jié)點(diǎn)在激活期內(nèi)移動(dòng)，它會(huì)重新開(kāi)始路由發(fā)現(xiàn)并建立新的路由但是，當(dāng)目的地或中間的某一點(diǎn)移動(dòng)時(shí)．一個(gè)路由錯(cuò)誤消息RERR被發(fā)送到受影響的源節(jié)點(diǎn)。RERR由中斷的節(jié)點(diǎn)上游點(diǎn)(最靠近源的)發(fā)起．由于連接的損失上游點(diǎn)列出現(xiàn)今每個(gè)無(wú)法到達(dá)的目的地。如果上游點(diǎn)列出的不止一個(gè)先導(dǎo)的點(diǎn)(任它前一跳收到RREQ的點(diǎn))，則上游點(diǎn)廣播RERR到這些鄰近的點(diǎn)。當(dāng)這些鄰點(diǎn)收到RERR時(shí)，它們令到目的地的距離=∞來(lái)標(biāo)記這些路由無(wú)效

55、。并依次廣播RERR給它們的先導(dǎo)點(diǎn)，如果這些先導(dǎo)點(diǎn)也是那些鄰點(diǎn)路由表中可以到達(dá)目的地的點(diǎn)。當(dāng)源節(jié)點(diǎn)收到RERR開(kāi)始重新路由發(fā)現(xiàn)。如圖五所示</p><p>　　第三章 AODV的仿真及分析</p><p><b>　　3.1 仿真工具</b></p><p>　　本文在對(duì)AODV路由協(xié)議仿真中，選用MATLAB作為仿真軟件，該軟件主要用于算法開(kāi)

56、發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分，該部分只用到了MATLAB。MATLAB是目前應(yīng)用最為廣泛的三大數(shù)學(xué)軟件之一。之所以采用該軟件是因?yàn)樗幸韵聝?yōu)點(diǎn)：</p><p>　　高效的數(shù)值計(jì)算及符號(hào)計(jì)算功能，能使用戶(hù)從繁雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算分析中解脫出來(lái)；</p><p>　　具有完備的圖形處理功能，實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果和編程的可視

57、化；</p><p>　　友好的用戶(hù)界面及接近數(shù)學(xué)表達(dá)式的自然化語(yǔ)言，使學(xué)者易于學(xué)習(xí)和掌握；</p><p>　　功能豐富的應(yīng)用工具箱(如信號(hào)處理工具箱、通信工具箱等) ，為用戶(hù)提供了大量方便實(shí)用的處理工具。</p><p>　　3.2仿真過(guò)程與分析</p><p>　　在仿真過(guò)程中，需要建立相應(yīng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)場(chǎng)景,節(jié)點(diǎn)以什么樣的方式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，以多

58、大的速度游走，在什么范圍內(nèi)游走，相鄰節(jié)點(diǎn)之間的距離，游走時(shí)間等等都是隨機(jī)的，因而可以保證Random Walk移動(dòng)模型是正確的，而不是人為設(shè)定的，這與現(xiàn)實(shí)情況基本吻合。在該過(guò)程中通過(guò)設(shè)定節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，最大最小速度，最大最小運(yùn)動(dòng)時(shí)間得到不同的隨機(jī)移動(dòng)模型。模型建立以后就是尋找路徑了，由于起始節(jié)點(diǎn)與源節(jié)點(diǎn)的不確定性，我們通過(guò)設(shè)定多組始末節(jié)點(diǎn)的ID得到不同的路徑。</p><p>　　該路由過(guò)程并不是完全依照AODV尋找路

59、由的方法來(lái)的，而只是實(shí)現(xiàn)了該過(guò)程中最重要的，同時(shí)也是最經(jīng)常用到的部分。AODV協(xié)議并不是一開(kāi)始就直接發(fā)送路由請(qǐng)求消息RREP，而是先查看是否有源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)成的路由，如果有就直接沿著該路由發(fā)送數(shù)據(jù)包，若沒(méi)有現(xiàn)成的路由，源節(jié)點(diǎn)才會(huì)發(fā)送RREP路由請(qǐng)求消息尋找新的路由。后續(xù)過(guò)程就是第二章介紹的內(nèi)容了。</p><p>　　3.2.1仿真過(guò)程相關(guān)分析</p><p>　　固定設(shè)置xmin=

60、0; xmax=1000; tmin=1; tmax=10; ymax=1000;ymin=0; vmax=20; vmin=5;</p><p>　　當(dāng)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)n=10或20時(shí)的隨機(jī)游走模型</p><p>　　如圖六所示，隨機(jī)游走模型分析如下：

61、 </p><p>　　1、節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的選取并不是任意的，要考慮到現(xiàn)實(shí)中的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)就是一個(gè)終端設(shè)備，而一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中若是終端太少就是一種資源上的浪費(fèi)，所以盡可能的多設(shè)置幾個(gè)節(jié)點(diǎn)，這樣更接近現(xiàn)實(shí)情況，這腳本中我設(shè)置了節(jié)點(diǎn)數(shù)不能小于10。節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)太多又會(huì)給仿真麻煩，所以根據(jù)情況選取合適的值。所我兩次仿真分別取節(jié)點(diǎn)數(shù)為10、20，這樣既考慮了現(xiàn)實(shí)情況，又容易仿真。</p><p>

62、　　2、在生成移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的過(guò)程中，各節(jié)點(diǎn)并不是都在設(shè)置的范圍內(nèi)，所以為了防止節(jié)點(diǎn)脫離該范圍，還考慮到了節(jié)點(diǎn)越界時(shí)的反射問(wèn)題。</p><p>　　3、一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)現(xiàn)實(shí)中是有一個(gè)暫停時(shí)間的，但在該實(shí)驗(yàn)中為了方便默認(rèn)暫停時(shí)間為零，即節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的。這樣也縮短了路由周期。</p><p>　　當(dāng)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)n=10或20時(shí)的最小生成樹(shù)</p><p>　　如圖七所示

63、，最小生成樹(shù)分析如下：</p><p>　　最小生成樹(shù)就是最小權(quán)重生成樹(shù)的簡(jiǎn)稱(chēng)，之所以用到最小生成樹(shù)是因?yàn)椋?lt;/p><p>　　1、簡(jiǎn)單的產(chǎn)生各節(jié)點(diǎn)間距離的圖形比較復(fù)雜，不易觀察；</p><p>　　2、最小生成樹(shù)是原圖的極小連通子圖，且包含原圖中所有n個(gè)節(jié)點(diǎn)，并且有保持原圖連通的最少的邊，很容易就可以找到最短路徑。</p><p>&l

64、t;b>　　最終尋址結(jié)果</b></p><p>　　1、該模塊是用來(lái)演示源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的尋址過(guò)程的，下面只是特定兩個(gè)目的節(jié)點(diǎn)</p><p><b>　　節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)2</b></p><p><b>　　節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)7</b></p><p>　　2、就這樣，我們通過(guò)仿真實(shí)現(xiàn)

65、了AODV協(xié)議最佳路徑的選擇，這一過(guò)程對(duì)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要，直接影響到網(wǎng)絡(luò)性能的好壞。所以做好路由選擇是很有現(xiàn)實(shí)意義的。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　隨著科技的進(jìn)步，移動(dòng)無(wú)線通信設(shè)備迅速流行，用戶(hù)對(duì)無(wú)線通訊的需求也隨之增長(zhǎng)，從而無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)得到了推廣和不斷的完善。為了實(shí)現(xiàn)這種無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)通信，如AODV等路由協(xié)議被開(kāi)發(fā)出來(lái)

66、。AODV是設(shè)計(jì)用于Ad hoc移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，它允許任何有路由需求的時(shí)候，用戶(hù)可以發(fā)現(xiàn)和維持到網(wǎng)絡(luò)中其他用戶(hù)路由。本文對(duì)AODV協(xié)議做了詳細(xì)的概述，并通過(guò)MATLAB對(duì)其尋找最佳路徑的過(guò)程做了仿真，使我對(duì)該協(xié)議有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)線節(jié)點(diǎn)之間相互平等，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都裝配有無(wú)線收發(fā)天線，通過(guò)IEEE 802.11無(wú)線接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信，節(jié)點(diǎn)在其周?chē)纬梢粋€(gè)無(wú)線覆蓋區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)的

67、節(jié)點(diǎn)可與其它節(jié)點(diǎn)的通信。AODV路由協(xié)議作為Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中代表性的按需路由協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)、加入或離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)而導(dǎo)致動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化時(shí)能即時(shí)更新路由結(jié)構(gòu)和路由信息，保證網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間有效的即時(shí)通信。</p><p>　　本文的仿真思路：首先建立節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)移動(dòng)模型。隨機(jī)選擇一個(gè)起點(diǎn)，通過(guò)設(shè)置節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的最大最小速度、時(shí)間、節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)、運(yùn)動(dòng)角度、運(yùn)動(dòng)區(qū)域等參數(shù)得到該移動(dòng)模型。再者就是通過(guò)算法找出最短路徑，并標(biāo)注出來(lái)。雖然

68、有點(diǎn)簡(jiǎn)單，看起來(lái)工作量也不大，但對(duì)于我這個(gè)初次接觸該協(xié)議的人來(lái)說(shuō)還是有一定難度的。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的努力，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了，在這期間我得到了老師和同學(xué)的許多幫助。</p><p>　　首先，我要感謝我的導(dǎo)師李波老師，在我論文的完成過(guò)程中，李老師總是提醒著我們要如何才能更好的完

69、成該任務(wù)，并在允許范圍內(nèi)給我們充分的幫助，正是因?yàn)閷?dǎo)師的悉心教導(dǎo)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才能順利完成。李老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和淵博的知識(shí)讓我在學(xué)業(yè)上獲益匪淺。在此，謹(jǐn)向我的導(dǎo)師表示由衷的感謝。</p><p>　　其次，我要感謝我的同學(xué)，是他們?cè)谖腋械矫悦５臅r(shí)候給我繼續(xù)前進(jìn)的勇氣和信心，是他們?cè)谖乙驗(yàn)閱?wèn)題解決不了而心煩的時(shí)候給我?guī)椭?，并鼓?lì)我。</p><p>　　再次，我更要感謝信息學(xué)院的各位老師，

70、沒(méi)有你們四年的諄諄教導(dǎo)，我可能不會(huì)這么順利的完成我的學(xué)業(yè)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　康春年 《基于NS2的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)仿真研究》 2008 蘭州交通大學(xué) </p><p>　　潘積遠(yuǎn) 韓春雷 《基于MATLAB的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)定向／全向路由仿真分析》 2013.5 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第2

71、0研究所 </p><p>　　魯蔚鋒 吳蒙 謝軍 《一種蜂窩與Ad Hoc融合網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議研究》 2011.6 南京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 </p><p>　　朱曉亮 鄭淑麗 《Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中AODV路由協(xié)議的改進(jìn)》 2008.3 合肥工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué) </p><p>　　C. Perkins E. Belding-Royer S. Das