Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議的研究與改進(jìn).pdf

1、移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是由一組帶有無(wú)線收發(fā)信息裝置的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成的一個(gè)無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，不依賴于預(yù)設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施而臨時(shí)組建，通信節(jié)點(diǎn)若不在彼此通信范圍之內(nèi)，可借助其他中間節(jié)點(diǎn)中繼來(lái)實(shí)現(xiàn)多跳通信。其具有節(jié)點(diǎn)對(duì)等、分布式控制和自組織性等特點(diǎn)，使之在緊急救援和軍事等特殊環(huán)境下的應(yīng)用前景非常廣泛。然而，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化、節(jié)點(diǎn)能量有限、鏈路帶寬受限、存在單向信道和有限的安全性，使得傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議不能運(yùn)用于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，給其路由協(xié)議的研究

2、帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。 平面結(jié)構(gòu)中各節(jié)點(diǎn)在路由方面負(fù)有完全平等的責(zé)任。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大和節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性的增強(qiáng)，維護(hù)路由的信息交換也越來(lái)越頻繁，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)延時(shí)增大和網(wǎng)絡(luò)擁塞。分級(jí)是克服以上缺點(diǎn)的常用方式。分級(jí)式路由協(xié)議網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)充性好、路由和控制開(kāi)銷小，易實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理。到目前為止，對(duì)于基于分簇的路由協(xié)議已有大量研究，并取得了許多成果。 本文介紹了Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，研究了現(xiàn)有分簇協(xié)議的分簇算法和路由機(jī)制，詳細(xì)分析了CB

3、RP協(xié)議。其采用的最小ID分簇算法易導(dǎo)致簇頭分布不均，且未考慮負(fù)載均衡易致使低ID節(jié)點(diǎn)消耗更多能量，當(dāng)?shù)虸D節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性較強(qiáng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)分簇結(jié)構(gòu)變化頻繁，路由開(kāi)銷大大增加，總結(jié)目前對(duì)CBRP協(xié)議的分簇算法的主要改進(jìn)方案，并介紹了一個(gè)改進(jìn)協(xié)議-MCBRP。其采用自適應(yīng)按需加權(quán)的分簇算法AOW替代最小ID分簇算法，在選擇簇頭節(jié)點(diǎn)時(shí)考慮節(jié)點(diǎn)的能量、鄰接簇?cái)?shù)、連通性和移動(dòng)性等因素，在節(jié)點(diǎn)低速移動(dòng)的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化較慢時(shí)，該協(xié)議能提高

4、網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，減小節(jié)點(diǎn)能耗和丟包率。然而在移動(dòng)性較強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化頻繁的網(wǎng)絡(luò)中AOW缺乏魯棒性，由于節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的隨機(jī)性，反而會(huì)加劇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化的頻繁性，增加了丟包率和路由控制開(kāi)銷，從而使節(jié)點(diǎn)消耗更多的能量。 本文在CBRP協(xié)議基礎(chǔ)上，提出了一種基于蟻群優(yōu)化分簇算法的分簇路由協(xié)議ACRP，旨在提高節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性較強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化頻繁的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的性能。ACRP采用一種基于蟻群算法的啟發(fā)式分簇算法，該算法具有魯棒性，平衡考慮了節(jié)點(diǎn)的

5、剩余能量、鄰接簇?cái)?shù)和移動(dòng)性等因素，通過(guò)簇頭輪換機(jī)制緩解了簇頭節(jié)點(diǎn)的負(fù)擔(dān)、實(shí)現(xiàn)了簇頭的負(fù)載均衡，有效緩解了節(jié)點(diǎn)能量消耗過(guò)快的問(wèn)題，使網(wǎng)絡(luò)中簇的數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定，增加了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，減小了分組丟失率。同時(shí)，在路由算法中，洪泛路由請(qǐng)求分組RREQ時(shí)，采用按照斐波那契數(shù)列的逐步擴(kuò)散方式，從而減小了路由請(qǐng)求時(shí)的洪泛開(kāi)銷。在NS2仿真平臺(tái)上建立了仿真模型，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)將ACRP與CBRP、MCBRP進(jìn)行比較分析，證明了其可行性和有效性。 最后對(duì)