（计算机应用技术专业论文）ad+hoc网络dsr协议路由可靠性研究.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者：鳓凯瓠 日期：办和年s 月2 善日 学位论文使用授权声明 本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。 根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州 大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学 位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑 州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。 学位论文作者：耋惫凯觚 日期： o 识年岁月“日 摘要 摘要 a dh o c 是一种不依赖任何基础设施且能进行自治的网络。由于该网络拓扑 结构的变化莫测、无线信道的不稳定等特性，使得a dh o e 网络中路由协议的 可靠性问题十分突出。因此，在研究和设计a dh o e 网络路由协议时，路由的 可靠性是我们首要考虑的问题。 与传统路由协议有所不同，按需路由协议是一种能够适应网络拓扑结构经 常变化的路由协议，动态源路由协议d s r 就是一种具有代表性的按需路由协 议。d s r 协议尽管拥有良好的性能，但也存在很多不足。例如，无法提供可靠 的路由就是d s r 协议的突出问题。因此，本文针对d s r 协议的路由可靠性问 题进行研究，并做了一些改进，所做的工作主要体现在以下两个方面。 一、改进d s r 协议的洪泛机制，提出了一种基于小世界理论的a dh o c 网 络路由协议m - d s r 。由于d s r 协议采用洪泛机制发送路由请求分组，导致路 由请求分组大量被重复转发，造成路由请求分组在全网内泛滥，从而加剧网络 冲突。本文所提出的m d s r 协议是一种基于d s r 的改进协议，该协议主要利 用小世界理论思想，对d s r 协议在路由请求过程中洪泛机制进行改进。首先让 路由请求分组在小范围内进行洪泛，如果路由发现失败，就根据路由发现的实 际情况逐步扩大路由请求分组的洪泛范围。以此类推，直到完成路由发现为止， 实现路由请求局部化。同时，利用节点性能值来改进m d s r 协议，缓解局部 网络的冲突，从而降低网络负载和提高路由的可靠性。 二、改进d s r 协议的路由选择机制，提出了一种基于性能值的自适应a d h o e 网络路由协议p v a r 。以最短路径为路由选择依据的d s r 协议，无法很好 地适应拓扑结构变化莫测的a dh o c 网络。而p v a r 协议的路由选择机制，综 i 摘要 合考虑了包括路由性能值在内的多种反映路由质量的参数，避免了网络中热点 区域的形成，从而延长了网络寿命和提高了路由的可靠性。 在上述研究工作的基础上，在n s 2 平台上对d s r 协议的两种改进协议 m d s r 和p v a r 进行实验仿真，并对实验结果进行性能分析和比较。实验结果 表明，相对于d s r 协议，m d s r 协议和p v a r 协议都有较高的分组抵达率、 较低的路由开销和较短的平均端到端时延。从总体上看，这两种改进协议都降 低了路由失效率，提高了路由可靠性，整体性能都有明显提高。 关键字：a d h o c 网络d s r 协议小世界洪泛可靠性路由选择 a b s t r a c t a b s t r a c t a dh o cn e t w o r kw h i c hd o e sn o tr e l yo na n yf i x e di n f r a s t r u c t u r ei sa n a u t o n o m o u sn e t w o r ks y s t e m d u et ot h ef r e q u e n tc h a n g eo fm a n e tn e t w o r k t o p o l o g ya n dt h eu n s t a b l eo ft h ew i r e l e s sc h a n n e l ，t h ep r o b l e mo fr o u t er e l i a b i l i t yi s v e r yi m p o r t a n t t h e r e f o r e ，鹊w es t u d ya n dd e s i g no ft h er o u t i n gi na dh o cn e t w o r k , w es h o u l dc o n s i d e rt h er o u t er e l i a b i l i t yf i r s t l y 。 w h a t st h ed i f f e r e n tb e t w e e nt h et r a d i t i o n a lm u t i n gp r o t o c o la n dt h eo n - d e m a n d r o u t i n gp r o t o c o li st h a tt h eo n - d e m a n dr o u t i n gp r o t o c o lc a na d a p tt ot h ef r e q u e n t c h a n g eo fm a n e t n e t w o r kt o p o l o g y t h ed y n a m i cs o u r c e r o u t i n gp r o t o c o l ( d s r ) i s ar e p r e s e n t a t i v eo n - d e m a n dr o u t i n gp r o t o c 0 1 e v e nt h o u g ht h ed s r p r o t o c o lh a s m a n ya d v a n t a g e s ，t h e r ea r ea l s ol o t so fd e f i c i e n c i e s f o re x a m p l e , t h ed s rp r o t o c o l c a nn o tp r o v i d et h er e l i a b l er o u t ea n ds oo n t h e r e f o r e , w eh a sm a d es o m er e s e a r c h a n di m p r o v e m e n to nt h er o u t er e l i a b i l i t yo ft h ed s r p r o t o c o l ，a n dw h a tw eh a dd o n e i sl i s t e di nt h ef o l l o w i n gt w o a s p e c t s f o ro n et h i n g , t h em - d s rp r o t o c o li sb a s e do nt h es m a l lw o r l dt h e o r y , i m p r o v i n gt h ep e r o f r m a n c eo ft h ef l o o dm e c h a n i s m si nt h ed s rp r o t o c 0 1 w h e n f o r w a r d i n gt h er o u t er e q u e s tp a c k e tb yt h ef l o o dm e c h a n i s mi nt h ed s rp r o t o c o l ， l o t so fr o u t er e q u e s tp a c k e t sa r et r a n s m i t t e dr e p e a t e d l yw h i c hc o u l di n c r e a s et h e n e t w o r kc o n g e s t i o n t h em - d s rp r o t o c o lb a s e do nt h es a m l lw o r l dt h e o r yc o u l d i m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo ft h ef l o o dm e c h a n i s mi nt h ed s rp r o t o c 0 1 f i r s to fa l l ， t h em d s rp r o t o c o ll i m i tt h es c o p eo ft h er o u t er e q u e s t w h i l et h er o u t ed i s c o v e r y f a i l s ，i tg r a d u a l l ye x p a n dt h es c o p eo ft h er o u t er e q u e s tu n t i lt h er o u t ed i s c o v e r yi s c o m p l e t e d a tt h es a m et i m e , t h em - d s rp r o t o c o lc a na v o i dt h el o c a ln e t w o r k c o n f l i c tb yt h ep e r f o r m a n cv a l u eo fn o d e s ot h a ti tc a nb o t hr e d u c et h en e t w o r kl o a d a n di m p r o v et h er o u t er e l i a b i l i t y f o ra n o t h e r , t h ep v a rp r o t o c o li sb a s e do nt h ep e r f o r m a n c ev a l u e , i m p r o v i n g t h ep e r o f r m a n c eo ft h er o u t es e l e c t i o nm e c h a n i s mi nt h ed s rp r o t o c 0 1 t h ed s r p r o t o c o lw h i c hc a nn o ta d a p t t ot h ef r e q u e n tc h a n g eo fm a n e tn e t w o r kt o p o l o g yi s a b s t t a c t c a u s e db yt h er o u t es e l e c t i o nm e c h a n i s mb a s e do nt h es h o r t e s tp a t h b u tt h er o u t e s e l e c t i o nm e c h a n i s mo ft h ep 眦p r o t o c o l ，w h i c ht a k e si n t oa c c o u n tav a r i e t yo f p a t a m e t e r sr e f l e c t i n gt h eq o s ，c o u l da v o i dt h ef o r m a t i o no ft h eh o ts p o t s ot l l a ti t c a nb o t l le x t e n dt h el i f e t i m eo fn e t w o r ka n di m p r o v et h er o u t er e l i a b i l i t y w em a k es o m ee x p e r i m e n t so ft h em d s rp r o t o c o la n dt h ep v a rp r o t o c o l w i t ht h en s 2 ，a n da n a l y z et h ee x p e r i m e n td a t a n ee x p e r i m e n tr e s u l t ss h o wt h a tt h e m - d s r p r o t o c o la n dt h ep v a rp r o t o c o lc a np e r f o r m a n c em u c hb e t t e rt h a nt h ed s r p r o t o c o li ni m p r o v i n gt h ep a c k e td e l i v e r yr a t e 、r e d u c i n gt h er o u t ec o s ta n dc u t t i n g d o w nt h ea v e r a g ee n d - t o - e n dd e l a y i naw o r d ，t h em - d s r p r o t o c o la n dt h ep v a r p r o t o c o lb o t hr e d u c et h er o u t ef a i l u r er a t ea n di m p r o v et h er o u t er e l i a b i l i t y k e yw o r d s ：a dh o cn e t w o r k ，d s r ，s m a l lw o r l d ，f l o o d i n g , r e l i a b i l i t y , r o u t e s e l e c t i o n i v 目录 目录 1 绪论。i 1 1 本文研究背景和意义1 1 2a dh o c 网络研究现状2 1 2 i 国内外研究机构2 1 2 2a dh o c 网络研究成果3 1 3 本文研究内容和创新性贡献4 1 3 i 本文主要研究内容。5 1 3 2 本文创新性贡献5 1 4 本文结构安排6 2a dh o c 网络概述。7 2 1a dh o c 网络起源。7 2 2a dh o c 网络定义7 2 3a dh o c 网络特征8 2 4a dh o c 网络拓扑结构8 2 5a dh o c 网络体系结构1 0 2 6 本章小结1o 3a dh o c 网络路由协议研究l1 3 ia dh o c 网络单播路由协议分类1 1 3 1 i 表驱动路由协议1l 3 1 2 按需路由协议1 1 3 1 3 混合路由协议( h y b r i d ) 1 2 3 2 d s r 协议概述13 3 2 1 路由发现13 v 目录 3 2 2 路由维护一15 3 3 d s r 协议研究现状15 3 3 1 改进洪泛机制1 6 3 3 2 改进路由选择机制。1 6 3 3 3 网络分簇。l7 3 3 4 备份路由17 3 4d s r 协议分析18 3 4 1 d s r 分组结构分析一1 8 3 4 2d s r 源代码分析。2 0 3 4 3 检测无线节点m a c 层状况2 2 3 4 4d s r 协议的优缺点2 4 3 5 本章小结2 4 4d s r 协议洪泛机制的改进协议m d s r 2 5 4 1d s r 协议中洪泛机制2 5 4 2 小世界理论与a dh o c 网络2 5 4 3 基于小世界理论的m d s r 协议2 6 4 3 1 相关概念2 6 4 3 2 基本原理2 7 4 3 3 具体实现细节2 7 4 4 对m d s r 协议局部冲突的优化3l 4 a 1 基本原理和相关分析一3 2 4 4 2 具体实现3 2 4 5 本章小结。3 3 5 d s r 协议路由请求机制的改进协议p 瓜3 4 5 1d s r 协议中路由选择机制3 4 5 2 p 、，a r 协议一3 5 5 2 1 性能值的相关定义和算法。3 5 目录 5 2 2 性能值的获取3 6 5 2 3 基本原理。3 7 5 2 4 具体实现细节3 8 5 3 本章小结。4 2 6a dh o c 网络路由协议仿真与性能评估4 3 6 1 n s 2 概述4 3 6 1 1n s 2 简介4 3 6 i 2 一般仿真过程4 4 6 1 3d s r 节点结构4 4 6 1 4t r a c e 文件分析脚本4 5 6 2 m d s r 协议的仿真与结果分析一4 7 i 6 2 1 仿真模型。4 7 6 2 2 性能评估参数4 8 6 2 3 仿真结果分析4 8 6 3p v a r 协议的仿真与结果分析5 0 6 3 1 仿真模型5 0 6 3 2 性能评估参数一5 l 6 3 3 仿真结果分析。5 l 6 4 本章小结5 4 7 总结与展望o 5 5 7 1 总结5 5 7 2 展望5 6 参考文献5 7 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果6 0 致谢6 1 图和表清单 图和表清单 表2 1 传统无线网络与a dh o c 网络的区别8 图2 1 平面结构8 图2 2 单频分级结构9 图2 3 多频分级结构9 表2 2a dh o e 网络体系结构1 0 图3 1a dh o c 网络路由协议分类1 2 图3 2d s r 协议中路由请求分组传输过程1 4 图3 3d s r 协议中路由回复分组传输过程1 4 图3 4d s r 协议路由维护示意图1 5 图3 5d s r 分组结构1 8 图3 6 路由请求分组结构1 8 图3 7 路由回复分组结构1 9 图3 8 数据分组结构1 9 图3 9 路由错误分组结构2 0 图3 1 0 r e c v ( ) 函数的内部结构2 1 图4 1d s r 分组结构图2 8 图4 2m d s r 路由发现机制的流程3 0 图4 3m - d s r 的路由请求过程( 一) 3 1 图4 4m - d s r 的路由请求过程( 二) 3 1 图5 1p v a r 协议路由请求分组的传输过程4 0 图5 2d s r 分组结构图4 0 图5 3 分组避开热点区域前4 0 图5 4 分组避开热点区域后4 1 表5 1 用p v 值选择路由的实例4 1 图6 1n s 2 的一般结构4 3 v i 图和表清单 图6 2d s r 协议的节点结构4 5 图6 3d s r 与m - d s r 的分组抵达率对比4 9 图6 4d s r 与m - d s r 的路由开销对比4 9 图6 5d s r 与m - d s r 的平均端到端时延对比5 0 表6 1m d s r 与d s r 实验结果的性能比较5 0 图6 6d s r 与p v a r 的分组抵达率的对比5 2 图6 7d s r 与p v a r 的平均端到端时延对比5 2 图6 8d s r 与p v a r 的路由开销的对比5 3 表6 2p v a r 与d s r 实验结果的性能比较5 4 1 绪论 1绪论 本章主要介绍了课题的研究背景和意义，分析了a dh o e 网络在国内外的研 究现状，给出了本课题的研究内容、创新点和本论文的内容结构安排。 1 1 本文研究背景和意义 随着信息技术的不断发展，移动通信在人们日常生活中的日益普及，越来 越多的用户迫切希望随时随地都可以通过无线网络来发送和接收各种数据。这 些业务需求极大地促进了无线通信技术的不断创新，促使了通信新技术的不断 涌现。比如：蜂窝移动通信系统、无线局域网( i e e e4 0 2 11 ) 、蓝牙【1 1 ( b l u e t o o t h ) 技术、家庭无线网【2 1 ( h o m er f ) 和自组织网络( a dh o c ) 等。 自组织网络1 3 j ，又称为a dh o c 网络，或多跳网络。作为移动通信的一种特 殊形式，a dh o e 网络无需任何现存的网络基础设施，网络中移动节点无需集中 管理，且节点间通过分层路由协议和分布式算法来实现动态链接。这些特点使 得该网络既可以作为现有通信网络的终端网络对其进行扩展，又可以支持移动 节点之间的数据、语音等无线业务的传输，甚至能在恶劣环境中提供通信服务。 a dh o c 4 网络的应用范围可以覆盖那些无法得到有线网络支持或者某些只需临 时通信的领域，比如：地质勘探、天气气象、移动办公、灾难援助、空间探索、 水下作业和军事应用等。特别是在军事上，由于无需依赖固定网络基础设施、 可快速搭建和抗毁性强等，使得该网络无疑成为数字化战场上不可替代的首选 的通信技术。 随着a dh o c 网络技术的不断发展和相关产品的逐渐成熟，a dh o e 网络已 经得到了国内外学者、企业家的青睐，且应用领域越来越多广泛。它已经从一 个较小的分支发展成为一个独立的领域，成为无线通信领域中一支无法忽视的 力量。而路由协议作为影响网络性能的重要因素，是确保网络能否正确运行的 关键。因此，对a dh o c 网络路由协议进行深入而广泛的研究，无论是在学术 上，还是在经济上和战略上都有着非同寻常的意义。我国在这个领域上的研究 起步较晚，但随着越来越多学者开始涉足这个领域的研究，我国在这个领域上 1 绪论 取得了一定的研究成果。 1 2a dh o c 网络研究现状 自从诞生那日起，a dh o c 网络引起了越来越多的研究人员的关注和加入。 同时，它的快速发展已经使它从无线通信中的一个小分支发展成为一个较为独 立的领域。无论是在发达的欧美国家，还是在相对落后的亚非拉美地区，关于 a dh o c 网络的学术研讨会议也越来越多，可以说关于a dh o c 网络的研究己成 为无线通信领域的一个的热点。目前，国内外研究工作者在a dh o c 网络上提 出了很多路由协议，其中具有代表性的有：d s d v 5 ( d e s t i n a t i o ns e q u c e d d i s t a n c ev e e t o o 、w r p 6 l ( w i r e l e s sr o u t i n gp r o t o c 0 1 ) 、a o d v 7 1 ( a dh o co nd e m a n d d i s t a n c ev e c t o r ) 、d s r t s j ( d y n a m i cs o u r c er o u t i n g ) 、t o r a l 川( t e m p o r a l l yo r d e r e d r o u t i n ga l g o r i t h m ) 、a b r 0 0 ( a s s o c i a b i l i t yb a s e dr o u t i n g ) 和z r p 11 1 ( z 品er o u t i n g p r o t o c 0 1 ) 等。 1 2 1国内外研究机构 随着a dh o c 网络的发展，国内外越来越多的科研机构加入到a dh o c 网络 相关方面的研究工作之中。国外在这个方面的研究要早于国内，其中较为活跃 的科研机构有： ( 1 ) 因特网工程任务组i e t f 1 2 d 3 l ( i n t e m e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ) 的 m a n e t t l 4 】工作组，主要致力于移动a dh o c 网络路由协议的标准化工作。 ( 2 ) 美国卡内基梅隆大学m o n a r c h 项目，主要从事a dh o c 网络路由协议的 研究。经典协议d s r 就出自该项目组，官方网址是 h u p ：w w w m o n a r c h c s r i c e e d u 。 ( 3 ) 美国c a l i f o r n i a 大学的无线自适用移动性实验室。该实验室主要是从事 移动a dh o c 网络路由协议、m a c 协议和网络服务质量q o s 等方面的研究。 其官方网址是h t t p ：w w w e s u e l a e d u n r l w i r e l e s s 。 ( 美国c o m e l l 大学的无线网络实验室( w i r e l e s sn e t w o r k sl a b o r a t o r y ) 。该 实验室也主要是致力于移动a dh o c 网络路由协议和q o s 路由的研究。 ( 5 ) 美国m a r y l a n d 大学的移动计算与多媒体实验室。该实验室的研究方向 2 1 绪论 主要包括m a n e t 网络的路由协议和q o s 路由等方面。其官方网址是 h t t p ：w w w c s u m d e d u p r o j c c t s m c m y 。 ( 6 ) 美国伊利诺基大学u r b a n a - c h a m p a i g n 分校的m o b i l e a dh o c 网络研究小 组。 此外，还有美国军方和一些企业的研究机构【1 5 】也致力于a dh o c 网络研究相 关方面的研究。 近些年来，国内各著名大学、科研机构也相继展开对a dh o c 网络的研究， 其中比较活跃的有解放军理工大学、上海交通大学、清华大学、国防科技大学 等。 1 2 2a dh o c 网络研究成果 本文总结国内外关于a dh o c 网络的一些研究成果【1 6 1 ，主要集中在以下几个 方面： ( 1 ) 路由协议 因特网工程任务组i e t f 的m a n e t 工作组提出了很多a dh o c 网络路由协 议的草案和r f c 文档，其中具有代表性的原创性路由协议有d s d v 、a o d v 、 d s r 和z r p 等。同时，也有很多学者对a dh o c 网络原创性路由协议进行研究 和改进，以及研究如何搭建实验环境和应用网络等。目前，对m a n e t 工作组 提出的原创性路由协议进行研究是a dh o c 网络研究成果的最集中部分。比如： 对d s r 协议改进的代表性协议有p d s r ( p e r f o r m a n c e d s r ) 1 刀协议，r d r p ( r e q u i r ed e l a yr o u t ep r o t o c 0 1 ) 1 8 】协议。 ( 2 ) 媒体接入控制层协议 该部分主要是研究如何解决无线网络中隐藏终端和暴露终端的问题。目前， a dh o c 网络中大多数m a c 协议主要是将i e e e8 0 2 1 1 中m a c 协议移植而来 的。其中，使用较为广泛的m a c 协议有r t s c t s a k c 方案和根据天线定向的 m a c 协议等。相对于其他方面的研究成果，在m a c 协议上的较少，且研究难 度较大。 ( 3 ) 能源节约【1 9 1 在a dh o c 网络中，任何结点都依赖电池的有限能量来运行。一旦电池的电 量消耗完，结点将迅速死亡而有可能导致局部网络的瘫痪。因此，在a dh o c 3 1 绪论 网络中如何才能有效的节省电池能量就显得更为突出。通常，节点电池能力的 节约主要是通过使用不同的方法对网络协议栈的各个层次进行优化来实现的。 目前，在网络层优化路由协议来实现节能的方法主要分为两个方面：一方面是 如何减少传送分组的能量消耗率【2 0 】；另一方面是如何增加系统的生存时间【2 1 1 。 ( 4 ) 组播路由 由于a dh o c 网络具有一定独特的特性，使得传统有线网络中的组播路由协 议( 比如：距离适量组播路由协议d v m r p ) 在a dh o e 网络中的适应性不是很好， 非常有必要研究一些适合a dh o c 网络的组播路由协议。目前，在a dh o e 网络 中有代表性的组播路由协议有：按需距离适量的组播路由协议m a o d v 2 2 1 、轻 量的自适应组播路由协议l a m 2 3 1 。 ( 5 ) 安全性 由于无线传输具有开放性等特征，使得a dh o e 网络中节点很容易遭受窃听 和主动攻击。与传统有线网络的路由机制相比，每一个结点在进行数据转发时， 该网络的路由机制显得更为脆弱。在r f c 2 5 0 1 文档中就明确提出，a dh o c 网 络的安全是十分脆弱和非常重要的，必须为它提供可靠地安全机制。 ( 6 ) 服务质量q o s 4 引 由于a dh o c 网络拓扑结构的变化莫测，并且路由的可靠性差，使它很难提 供有服务质量保证的路由。然而，支持服务质量q o s 的路由对a dh o c 网络却 十分重要。q o s 路由主要包括两个方面：一方面路由须满足一些q o s 硬性条件； 另一方面能够提高网络资源利用率。 ( 7 ) 扩展性 主要是研究a dh o c 网络与蜂网窝络之间的通信，提高蜂窝网络的覆盖范围 和通信质量。 ( 8 ) 新的应用方向【1 6 1 目前，出现了a dh o c 网络的一些新的应用领域，比如：蓝牙a dh o c 网络 和超宽带a dh o c 网络。 1 3 本文研究内容和创新性贡献 对路由协议可靠性的研究是a dh o c 网络的难点和热点。基于此，本文对 a dh o e 网络中路由协议d s r 的路由可靠性问题进行分析和研究，然后根据d s r 4 1 绪论 协议中路由可靠性所存在的问题提出了两种改进思路。实验仿真表明，两种改 进协议都能够有效降低路由失效率，提高路由可靠性，网络的整体性能都有明 显提高。 1 3 1 本文主要研究内容 ( 1 ) 对a dh o e 网络的起源、概念、网络特性和体系结构等进行研究。 ( 2 ) 有针对性地对a dh o e 网络路由协议，以及单播路由协议的分类情况进 行深入探讨。 ( 3 ) 对网络仿真平台n s 2 进行深入学习和研究，着重掌握n s 2 对网络进行 仿真的具体流程和操作，以及仿真中应该注意的细节。 ( 4 ) 对d s r 协议的路由机制和研究现状进行深入探究，分析d s r 协议的分 组结构、分组传输过程和该协议的主要优缺点，并研究该协议源代码中各函数 的基本功能和函数之间的关系等。 ( 5 ) 改进d s r 协议洪泛机制的不足，提出了一种基于小世界理论的m d s r 协议，并利用节点性能值来缓解m d s r 协议的局部网络冲突，接着对其进行 实验仿真，对实验结果进行分析和性能评估。 1 6 ) 改进d s r 协议中基于最短路径的路由选择机制的不足，提出了一种基 于性能值的自适应路由协议p v a r ，并对p v a r 协议进行实验仿真，然后对实 验结果进行分析和性能评估。 1 3 2 本文创新性贡献 ( 1 ) 借鉴著名的小世界理论，来改进d s r 协议中洪泛机制的不足，以减少 路由请求分组被重复转发次数，防止路由请求分组在网内泛滥，从而减少了路 由开销和提高了路由发现速度。 ( 2 ) 针对m d s r 协议的局部网络冲突问题，利用反映节点运行状况的节点 性能值来缓解m d s r 协议中局部网络冲突。该协议性能十分突出，特别是在 路由负荷较大的情况下，路由可靠性有明显提高。 ( 3 ) 利用反映网络运行状况的性能值，来改进d s r 协议中路由选择机制的 不足，消除网络中热点区域，达到有效地提高路由可靠性、实现拥塞控制和负 载均衡的目标。 1 绪论 ( 4 ) 研究和总结了如何检测无线节点m a c 层运行状况的机制。 1 4 本文结构安排 本文内容主要是对a dh o e 网络路由协议中可靠性问题进行分析和研究，然 后提出改进思路，并对改进协议进行实验仿真和性能评估。论文结构安排如下： 第1 章绪论。本章主要介绍了课题的研究背景和意义，及其在国内外的发 展现状，并概述了本文的研究内容和创新性贡献。最后给出了论文结构。 第2 章a dh o e 网络概述。本章主要讲述了a dh o e 网络的起源；然后介绍 了a dh o c 网络的概念和网络特性；最后阐述了a dh o c 网络的拓扑结构和体系 结构。 第3 章a dh o c 网络路由协议研究。本章着重讲述了a dh o c 网络单播路由 协议的分类情况、d s r 协议的路由机制和d s r 协议的研究现状，并详细分析 了d s r 协议的分组结构和d s r 在n s 2 中的具体实现，最后总结了检测无线节 点m a c 层运行状况的机制和d s r 协议的主要优缺点。 第4 章d s r 协议洪泛机制的改进协议m d s r 。本章首先分析了d s r 协议 使用洪泛机制发送路由请求分组所导致的问题；然后介绍了著名的小世界理论， 并提出了一种基于小世界理论的m d s r 协议来改进d s r 协议中洪泛机制，实 现路由请求洪泛局部化；最后，找到一种反映节点运行状况的节点性能值，并 使用它来缓解m d s r 协议的局部网络冲突，达到提高路由可靠性的目的。 第5 章d s r 协议路由请求机制的改进协议p v a r 。本章首先分析了d s r 协 议中路由选择机制所存在问题；然后，提出了一种使用多种反映路由质量的参 数来综合选择路由的p v a r 协议，以改进d s r 协议中路由选择机制的不足，实 现提高路由可靠性的目的。 第6 章a dh o c 网络路由协议的仿真与性能评估。本章首先扼要介绍了n s 2 的基本情况，并总结了在平台n s 2 下进行仿真的一般步骤；然后，在仿真平台 n s 2 下，分别用m d s r 协议、p v a r 协议与d s r 协议进行对比实验仿真；最 后对实验结果进行性能分析和统计。 第7 章总结和展望。本章主要对全文内容进行了概要性总结，并对将来所 要进行的工作进行展望。 6 2a dh o c 网络概述 2a dh o c 网络概述 出于研究本课题的需要，本章简要讲述了a dh o c 网络的起源、定义、特征、 拓扑结构和体系结构【2 5 1 。使得在介绍第三章a dh o c 网络路由协议研究之前， 对a dh o e 网络有一个整体性的了解。 。 2 1a d h o c 网络起源 1 9 7 3 年，美国国防部远景规划局( d a r p a ) 启动了一个分组无线网络的项目， 该项目主要是用于研究在战场环境中如何进行网络通信，a dh o e 网络最初的 雏形也就是该分组无线网络。1 9 8 3 年，美国国防部远景规划局又启动了一个高 残存性自适应网络s u r a n ( s u r v i v a b l ea d a p t i v en e t w o r k ) 的项目，该项目主要是 用于研究如何才能把分组无线网络加以扩展以便支持更大规模的网络。1 9 9 4 年， d a r p a 启动了一个全球移动信息系统g l o m o ( g l o b a lm o b i l ei n f o r m a t i o n s y s t e m s ) 2 6 】的项目，该项目主要是用于研究能够满足军事应用需求的具有高抗毁 性的移动信息系统。1 9 9 1 年，i e e e 8 0 2 1 1 2 7 】标准委员会加入到研究a dh o c 网络 的队伍中来。1 9 9 7 年，因特网工程任务( i e t f ) 成立了一个专门的移动工作组 m a n e t 【2 引( m o b i l ea dh o cn e t w o r k ) ，该工作组主要从事移动a dh o c 网络中路 由算法的研究。2 0 0 0 年底，国际电气电子工程师协会( i e e e ) 成立了a dh o c 技 术委员会，专门从事a dh o c 网络的研究。 2 2a dh o c 网络定义 关于a dh o c 网络的定义有很多，不同的研究机构和专家给出了自己对a d h o c 网路的理解。i e e e 8 0 2 1 1 2 7 】标准委员会给a dh o c 网络一个这样的定义，a d h o c 网络就是描述一种特殊的自组织的对等的无线通信网络。下面有一个被大 家普遍接受的关于a dh o c 网络的定义，a dh o e 网络就是由很多能够进行无线 收发的移动节点组成临时的自我管理的一种网络