无线Ad Hoc网络中一种多路径路由协议仿真研究 - 图文(2)

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（4）无中心且所有节点地位平等：节点可以随时加入或离开网络，任意节点故障不会影响整个网络运行，是一个无中心结构的对等式网络，抗毁性强。

（5）灵活性好：无线自组网中的工作站可以随时加入或离开，这对于一些根据需求而需要随时组建网络的应用非常适合。

1.3 无线自组网应用领域

由于无线自组网的特殊性，它适合用于无法或不便预先铺设网络设施的场合，以及其他需要快速自动组网的场合等。目前为止，其主要的应用领域有：

（1）军事应用：军事应用是无线自组网技术的主要应用领域。因其特有的无需架设网络设施、可快速展开、抗毁性强等特点，无线自组网是数字化战场通信的首选技术。

（2）无线传感器网络：传感器网络是无线自组网技术应用的另一大领域。采用传感器网络能够跟踪从天气到企业商品库存等各种动态事物，极大的扩充互联网的功能。对于很多应用场合来说传感器网络只能使用无线通信技术，并且传感器的发射功率很小。分散的传感器通过无线自组网技术组成一个网络，可以实现传感器之间和与控制中心之间的通信。

（3）个人通信：个人局域网(Personal Area Network,PAN)是无线自组网技术的又一应用领域，用于实现PDA、手机、掌上电脑等个人电子通信设备之间的通信，并可以构建虚拟教室和讨论组等崭新的移动对等(Mobile Peer-To-Peer)应用。

（4）移动会议：在室外临时环境中，工作团体的所有成员可以通过无线自组网方式组成一个临时网络来协同完成一项大的任务，或协同完成某个计算任务。在室内办公环境中，办公人员携带的包含无线自组网收藏器的PDA可以通过无线方式自动从台式机上下载电子邮件，更新工作日程表等。

（5）其他应用：可应用于紧急和突发场合，如在发生了地震、水灾、火灾或遭受其它灾难后，固定的通信网络设施无法正常工作的情况下组建无线自组网。还可与蜂窝移动通信系统等现有移动通信系统相结合，利用移动的多跳转发能力来扩展现有蜂窝移动通信系统的覆盖范围等。

1.4 无线自组网体系结构

参照OSI/RM，无线自组网体系结构如图2.1所示[2]。

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第1章 引言

图1.4 无线自组网体系结构

下面介绍各层的基本情况：

（1）物理层：物理层包括射频(RF)电路、调制和信道编码系统。IEEE802.11b/a/g、蓝牙(Bluetooth)和超宽带(LJwB:ultr-awideband)等规范都是具体的物理层协议。

（2）数据链路层:：数据链路层负责在不可靠的无线链路上建立可靠和安全的逻辑链路。其分为逻辑链路控制子层(LLC)和媒介访问子层(MAC)。以IEEE802.11为例，其LLC子层负责无线链路差错控制、流量控制、将网络层的分组组帧以及重传等，而MAC子层负责节点对无线媒介访问的控制和帧的加解密操作等。

（3）网络层：网络层负责分组的路由，建立网络服务类型以及在传输与链路层之间传输分组。考虑到无线自网的动态性，网络层需要负责分组的重新路由和移动管理等。无线自组网在网络层的一个重要问题是路由协议。

（4）传输层：传输层负责提供端到端的可靠数据传输服务。然而，由于无线链路的不稳定，传统的有线网传输层协议，在无线环境下性能下降明显，所以必须改进。

（5）应用层：无线自组网的应用层指定的是各种各样类型的业务。在实际实施的时候，可以采用各种各样的应用层协议和标准，比如WAP(无线应用协议)协议等。

1.5 文章研究内容

1、查阅Ad Hoc路由协议文献，了解典型多路径路由协议工作原理，并了解其优

缺点；

2、深刻理解AOMDV协议的实现过程和所需条件； 3、通过NS2仿真实现 AOMDV协议；

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1.6 本文研究的应用

Ad Hoc网络的许多特点使它能应用于民用和军事等领域。首先网络的自组性为网络快速部署提供了可能。其次，网络多跳转发的特点可以在不降低网络覆盖范围的条件下减少每个终端的发射功率，从而为移动终端的小型化、低功耗提供了可能。从无线信道共享的角度来看，Ad Hoc网络降低了信号冲突的概率，提高了信道利用率。另外，网络的抗毁性、鲁棒性满足了某些特定应用的需求。

目前，Ad Hoc网络主要应用场合包括：●军事应用 ●紧急和突发场合 ●偏远野外山区 ●移动会议和临时场合 ●个人通信和网络 ●商业应用

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第2章 Ad-hoc网络的路由协议分类

第2章 Ad-hoc网络的路由协议分类

由于Ad hoc网络的无线多跳转发、移动、带宽以及能量受限等特点，如何设计良好的路由策略是建立Ad Hoc网络的关键问题。目前MANET WG已经提出了许多协议草案，如DSR、AODV、ToRA、ZRP等。此外，国内外研究人和机构也发表了许多关于Ad Hoc网络路由协议的学术论文，比如DSDV、WRP、QAODV、FSR、LANMAR、EAODV等。这些路由协议根据路由建立的方和时间可以分为表驱动路由策略(TableDrive)和按需路由策略(OnDemand)两大类，如图2.1所示

Ad Hoc路由协议 表驱动路由 按需路由协议 DSDV WRP DSR AODV TORA ZRP

图2.1 Ad hoc 路由协议分类

2.1 表驱动路由协议

表驱动路由协议的路由发现策略与传统的路由协议类似，各移动节点通过周期性地广播路由信息分组来交换路由信息、主动发现路由。同时，节点必须维护到达网内所有节点的路由。它的优点是当节点需要发送数据分组时可以快速得到准确的路由信息，所需要的延时小；缺点是需要大量的控制分组来尽可能保证路由的更新能够即时反应当前拓扑结构的变化，花费开销较大；而且，动态变化的拓扑结构可能使得这些路由更新变成过时的信息，路由协议将一直处于不收敛状态,不适合应用于无线网络。

在早期的自组网路由协议的研究中，主要思路是修改有线网络的路由协议用以适应在自组网环境中运行。这些路由协议大部分属于表驱动路由协议。下面将介绍几种典型的表驱动路由协议。

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DSDV(Destination Distance Sequence Vector)是一种基于Bellman Ford算法的主动路由协议。它被认为是最早的Ad Hoc网络路由协议。DSDV是一种无环路矢量距离路由

AODV也是一种典型的按需路由协议。AODV实质上就是DSR和DSDV的综合，它借用了DSR中路由发现和路由维护的基础程序，及DSDV的逐跳(H叩一by-HoP)路由、顺序编号和路由维护阶段的周期更新机制，以DSDV为基础，结合DSR中的按需路由思想并加以改进。AODV包括3种基本的路由控制分组:路由请求分组(RREQ)、路由应答分组(RREP)、路由出错分组(RERR)。另外，AODV还包括邻节点探测分组(HELLO)。其中，RREQ包含的主要信息有源节点IP地址、源节点序列号、广播D、目的节点正地址、目的节点序列号和源节点到当前接收到RREQ的节点的跳数:RREP包含的主要信息有源节点到目的节点的跳数、目的节点IP地址、目的节点序列号、源节点IP地址、路由生存时间;RERR包含的主要信息有不可达的节点个数、不可达的目的节点正地址、不可达的目的节点序列号。AODV由路由建立和路由维护两个过程组成。

AODV也是一种典型的按需路由协议。AODV实质上就是DSR和DSDV的综合，它借用了DSR中路由发现和路由维护的基础程序，及DSDV的逐跳(H叩一by-HoP)路由、顺序编号和路由维护阶段的周期更新机制，以DSDV为基础，结合DSR中的按需路由思想并加以改进。AODV包括3种基本的路由控制分组:路由请求分组(RREQ)、路由应答分组RREP)、路由出错分组(RERR)。另外，AODV还包括邻节点探测分组(HELLO)。其中，RREQ包含的主要信息有源节点IP地址、源节点序列号、广播D、目的节点正地址、目的节点序列号和源节点到当前接收到RREQ的节点的跳数:RREP包含的主要信息有源节点到目的节点的跳

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