Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)組播協(xié)議仿真與研究.pdf

1、AdHoc網(wǎng)絡(luò)自出現(xiàn)以來就備受關(guān)注,已成學(xué)術(shù)界和工業(yè)界在通信領(lǐng)域的重要研究對象。AdHoc網(wǎng)絡(luò)既沒固定結(jié)構(gòu)也沒中心節(jié)點(diǎn),是一種動態(tài)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。由于無線傳輸范圍有限,使AdHoc網(wǎng)絡(luò)常以“多跳”方式路由,因此也被稱為“多跳”網(wǎng)絡(luò)。AdHoc網(wǎng)絡(luò)具有組網(wǎng)快速便捷、設(shè)備便攜靈活等特點(diǎn),不管在軍用還是民用領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。
　　 在AdHoc網(wǎng)絡(luò)中,某些應(yīng)用需要主機(jī)間通過相互協(xié)作共同完成一項(xiàng)任務(wù),而組播技術(shù)恰好可以提供支持。但靜

2、態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的組播協(xié)議不能很好的適應(yīng)AdHoc網(wǎng)絡(luò),因?yàn)樵谟诰W(wǎng)絡(luò)連通性的變化會破壞分組轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)構(gòu),而協(xié)議不具有快速修復(fù)功能。此外,協(xié)議創(chuàng)建轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)構(gòu)時還需要全網(wǎng)的鏈路狀態(tài)或距離矢量信息。當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大尤其帶寬有限時,這些信息的收集極易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞。因此,AdHoc網(wǎng)絡(luò)中的組播協(xié)議研究具有重要意義。
　　 近年,學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)將“跳數(shù)”作為路由標(biāo)準(zhǔn),并不能很好的反應(yīng)AdHoc網(wǎng)絡(luò)特征。因?yàn)椤疤鴶?shù)”忽略了無線鏈路的質(zhì)量,如鏈路的信噪比,穩(wěn)定

3、性等。本文則提出了基于鏈路穩(wěn)定性的組播路由協(xié)議。穩(wěn)定的路徑具有較高的分組投遞率,從而降低了分組重復(fù)發(fā)送次數(shù),并且鏈路維持時間長,減少了斷路發(fā)生,降低了協(xié)議的維護(hù)開銷。本文根據(jù)無線信號的傳播特點(diǎn),提出了基于信號接收功率預(yù)估鏈路穩(wěn)定性的方法。通過對節(jié)點(diǎn)分組信號接收功率的實(shí)時監(jiān)測,用概率統(tǒng)計的方法估測節(jié)點(diǎn)間距離變化,從而得到鏈路的穩(wěn)定性評價。此方法雖然比采用GPS定位預(yù)測節(jié)點(diǎn)移動性的精確度低,但要優(yōu)于僅僅通過鄰居變化來預(yù)測的方法。由于組播樹結(jié)

4、構(gòu)更易受不穩(wěn)定鏈路的影響,因此基于此方法本文提出了組播路由協(xié)議。設(shè)計了組成員加入和離開機(jī)制,以及組播樹的創(chuàng)建和維護(hù)方法。協(xié)議的機(jī)制簡單,能夠優(yōu)先選擇穩(wěn)定路徑,減少路由環(huán)路的發(fā)生,并且與穩(wěn)定性評價機(jī)制相結(jié)合,對即將斷開的鏈路具有一定的預(yù)測性。最后,通過仿真實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)協(xié)議,并從多個側(cè)面來分析協(xié)議的性能。
　　 機(jī)會路由也是新近提出的路由方法,它與傳統(tǒng)路由最大的區(qū)別是分組轉(zhuǎn)發(fā)時的不確定性。在傳統(tǒng)路由中分組是沿已建的路徑進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā),具有確定

5、性的下一跳。而機(jī)會路由則利用了無線環(huán)境下通信所具有的廣播特性,分組的下一跳不指定某一鄰居,只要有可到達(dá)的鄰居接收即可。這種方法減少了分組的重發(fā)次數(shù),也提高了網(wǎng)絡(luò)的投遞率。國際上機(jī)會路由在組播條件下的研究較少,本文則探討了組播條件下的機(jī)會路由方法,并設(shè)計了機(jī)會組播路由協(xié)議。本文提出的機(jī)會組播路由協(xié)議也是基于樹結(jié)構(gòu),但分組的轉(zhuǎn)發(fā)并不是沿組播樹進(jìn)行,而是將其作為一輔助結(jié)構(gòu)。通過組播樹來約束分組在網(wǎng)絡(luò)中的轉(zhuǎn)發(fā),以保證每個成員節(jié)點(diǎn)都能接收到分組,

6、并且避免分組被無休止的路由。本文也設(shè)計了組播條件下分組的機(jī)會轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。該機(jī)制通過協(xié)調(diào)鄰居節(jié)點(diǎn)間的操作,避免分組碰撞,保證分組能路由到目的節(jié)點(diǎn),并且還保持組播自身的優(yōu)點(diǎn)。仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,機(jī)會組播路由比傳統(tǒng)路由在分組投遞率方面具有顯著優(yōu)勢,并且協(xié)議有較高的效率。
　　 本文選擇的仿真工具為OPNET,對其架構(gòu)、仿真機(jī)制和無線管道做了詳細(xì)的介紹。其中無線管道是對無線信道的仿真,也是進(jìn)行無線仿真的基礎(chǔ)。
　　 文章的最后,總