基于移動預測的Ad Hoc網(wǎng)絡路由技術(shù)的研究.pdf

1、移動Ad Hoc網(wǎng)絡（MANET）是一種沒有固定基礎設施的動態(tài)、自配置的無線網(wǎng)絡。網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都具有路由功能、移動性的特點。Ad Hoc網(wǎng)絡在軍事領(lǐng)域、自然災害應急處理以及分布式協(xié)作計算等領(lǐng)域有廣泛的應用前景。在Ad Hoc網(wǎng)絡中，一個關(guān)鍵的問題是如何有效的傳送數(shù)據(jù)到目的節(jié)點而盡可能的減少開銷。因此，路由協(xié)議成為Ad Hoc網(wǎng)絡中一個研究的重點。 由于Ad Hoc網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的易變性和節(jié)點移動性，網(wǎng)絡中的鏈路常常會斷裂，節(jié)點

2、不得不為了完成數(shù)據(jù)的傳輸進行路由重建，而頻繁的路由重建勢必會增加網(wǎng)絡的負載和開銷，降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)某晒β省Ｒ虼?，建立一條較穩(wěn)定的路由顯得尤為重要，移動預測技術(shù)為此提供了支持。 在動態(tài)的、移動的Ad Hoc網(wǎng)絡中支持QoS路由是非常困難的。提供QoS保證的實時應用是一個重要的研究領(lǐng)域。QoS支持的實時應用依賴于資源的分配，網(wǎng)絡提供特定QoS的需求能力決定于如何分配資源。此外，在動態(tài)的、分布式管理的和多跳的網(wǎng)絡中提供可靠的、高速的端

3、到端通信也是一個重要的研究領(lǐng)域。 近年來，國內(nèi)外學者在路由協(xié)議方面做了大量的研究，但仍然存在許多尚未解決的問題，特別是在Ad Hoc網(wǎng)絡上基于移動預測技術(shù)路由技術(shù)的研究方面尚處于初期階段。本文在總結(jié)前人研究工作的基礎上，著重研究了Ad Hoc網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)、Ad Hoc網(wǎng)絡的路由協(xié)議、Ad Hoc網(wǎng)絡的QoS保障問題和Ad Hoc網(wǎng)絡節(jié)點的移動模型、移動預測的方法及性能分析；提出了一種根據(jù)鏈路鏈接時間的有限路由請求方案，據(jù)此提出

4、了Ad Hoc網(wǎng)絡中基于移動預測QoS路由優(yōu)化算法；設計了一種Ad Hoc網(wǎng)絡中基于熵的多路徑路由算法和建議一種Ad Hoc網(wǎng)絡中穩(wěn)定的能量有效的多播路由算法。最后分析和討論了Ad Hoc網(wǎng)絡路由技術(shù)中的若干關(guān)鍵問題、應用及研究展望。 本文就以下幾個方面進行了創(chuàng)新性的研究工作： 1．Ad Hoc網(wǎng)絡中基于移動預測的QoS路由優(yōu)化算法在移動Ad Hoc網(wǎng)絡環(huán)境中，分組的重傳和路由的重構(gòu)比傳統(tǒng)網(wǎng)絡更加頻繁。在網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)變化

5、頻繁、節(jié)點移動不確定情況下提供穩(wěn)定的傳輸路徑是Ad Hoc網(wǎng)絡路由的主要難題。本文論述了Ad Hoc網(wǎng)絡中QoS路由的網(wǎng)絡模型，在傳統(tǒng)路由算法的基礎上，提出了一種基于移動預測的QoS路由優(yōu)化算法。該算法中利用有限的路由請求轉(zhuǎn)發(fā)機制來減少路由請求包的轉(zhuǎn)發(fā)率，限制轉(zhuǎn)發(fā)范圍；利用移動預測的技術(shù)，計算路由的鏈路連接時間，由此獲取最大鏈路時間，即最穩(wěn)定的路由；同時算法還支持以帶寬為前提，延遲和代價優(yōu)化的QoS條件。仿真實驗結(jié)果表明，該優(yōu)化算法能夠

6、較好地降低路由開銷，提高了數(shù)據(jù)傳輸成功率。 2．Ad Hoc網(wǎng)絡中基于熵的多路徑QoS路由算法由于Ad Hoc網(wǎng)絡中無線連接的不可靠特性和無線節(jié)點不停移動導致的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的持續(xù)變化，使單一路徑的移動自組網(wǎng)絡路由性能一直不能獲得太大的突破。如果能為各個節(jié)點對都建立一條或多條替換路徑，整個網(wǎng)絡的路由可靠性和容錯性就會得到提高，而路由的可靠性正是Ad Hoc這種隨機移動的網(wǎng)絡所面臨的主要問題。本文設計了一種Ad Hoc網(wǎng)絡中基于熵的

7、多路徑路由算法。其基本思想是尋找從源點到目的節(jié)點的多條路徑，并利用熵尺度衡量路徑的穩(wěn)定性，從而選擇幾條較穩(wěn)定的路徑作為從源節(jié)點到目的節(jié)點的傳輸路徑。仿真實驗結(jié)果表明該算法的可靠性較高、路由重構(gòu)次數(shù)降低。由于多路徑所具有的穩(wěn)定和提高網(wǎng)絡資源利用率的特性，該算法比原來的單路徑更適合于QoS路由的要求。 3．Ad Hoc網(wǎng)絡中穩(wěn)定的能量有效多播路由算法由于Ad hoc網(wǎng)絡移動節(jié)點一般是用電池來提供能量，因此Ad hoc網(wǎng)絡是一個能量受

8、限系統(tǒng)。對于移動節(jié)點而言，希望它能夠在不充電的情況下盡可能長時間的工作。同時，隨著移動節(jié)點性能的提高和功能的加強，對能量的需求也不斷地提高。本文在原有Ad Hoc網(wǎng)絡多播路由協(xié)議研究的基礎上，建議了AdHoc網(wǎng)絡中一種穩(wěn)定的能量有效多播QoS路由算法。該算法在路由發(fā)現(xiàn)階段建立以能量有效為基礎，帶寬為優(yōu)化的多播樹；在多播樹的維護階段利用移動預測的技術(shù)，根據(jù)該時間判斷是否需要對該鏈路進行修復，從而達到維護多播樹的目的。仿真實驗結(jié)果表明，該算