Ad Hoc網(wǎng)絡分簇路由協(xié)議的研究與改進.pdf

1、移動Ad Hoc網(wǎng)絡是由一組帶有無線收發(fā)信息裝置的移動節(jié)點組成的一個無線移動通信網(wǎng)絡，不依賴于預設的基礎設施而臨時組建，通信節(jié)點若不在彼此通信范圍之內(nèi)，可借助其他中間節(jié)點中繼來實現(xiàn)多跳通信。其具有節(jié)點對等、分布式控制和自組織性等特點，使之在緊急救援和軍事等特殊環(huán)境下的應用前景非常廣泛。然而，網(wǎng)絡拓撲結構動態(tài)變化、節(jié)點能量有限、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)絡中的路由協(xié)議不能運用于Ad Hoc網(wǎng)絡，給其路由協(xié)議的研究

2、帶來了巨大的挑戰(zhàn)。 平面結構中各節(jié)點在路由方面負有完全平等的責任。隨著網(wǎng)絡規(guī)模的擴大和節(jié)點移動性的增強，維護路由的信息交換也越來越頻繁，導致網(wǎng)絡延時增大和網(wǎng)絡擁塞。分級是克服以上缺點的常用方式。分級式路由協(xié)議網(wǎng)絡可擴充性好、路由和控制開銷小，易實現(xiàn)網(wǎng)絡管理。到目前為止，對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)絡的特點和拓撲結構，研究了現(xiàn)有分簇協(xié)議的分簇算法和路由機制，詳細分析了CB

3、RP協(xié)議。其采用的最小ID分簇算法易導致簇頭分布不均，且未考慮負載均衡易致使低ID節(jié)點消耗更多能量，當?shù)虸D節(jié)點移動性較強時，網(wǎng)絡分簇結構變化頻繁，路由開銷大大增加，總結目前對CBRP協(xié)議的分簇算法的主要改進方案，并介紹了一個改進協(xié)議-MCBRP。其采用自適應按需加權的分簇算法AOW替代最小ID分簇算法，在選擇簇頭節(jié)點時考慮節(jié)點的能量、鄰接簇數(shù)、連通性和移動性等因素，在節(jié)點低速移動的Ad Hoc網(wǎng)絡環(huán)境中網(wǎng)絡結構變化較慢時，該協(xié)議能提高

4、網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，減小節(jié)點能耗和丟包率。然而在移動性較強、網(wǎng)絡結構變化頻繁的網(wǎng)絡中AOW缺乏魯棒性，由于節(jié)點移動的隨機性，反而會加劇拓撲結構變化的頻繁性，增加了丟包率和路由控制開銷，從而使節(jié)點消耗更多的能量。 本文在CBRP協(xié)議基礎上，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)點移動性較強、網(wǎng)絡結構變化頻繁的Ad Hoc網(wǎng)絡的性能。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)點的

5、剩余能量、鄰接簇數(shù)和移動性等因素，通過簇頭輪換機制緩解了簇頭節(jié)點的負擔、實現(xiàn)了簇頭的負載均衡，有效緩解了節(jié)點能量消耗過快的問題，使網(wǎng)絡中簇的數(shù)量相對穩(wěn)定，增加了網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，減小了分組丟失率。同時，在路由算法中，洪泛路由請求分組RREQ時，采用按照斐波那契數(shù)列的逐步擴散方式，從而減小了路由請求時的洪泛開銷。在NS2仿真平臺上建立了仿真模型，通過仿真實驗將ACRP與CBRP、MCBRP進行比較分析，證明了其可行性和有效性。 最后對