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移动Ad hoc网络路由控制开销的研究

作　者: 王恩博
导　师: 张信明
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 移动Ad hoc网络路由协议路由开销邻居覆盖概率机制距离预测
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 6次
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内容摘要

基于移动Ad hoc网络节点的高度移动性,网络拓扑会不可预知地变化。因此,网络中存在频繁的链路断开,这将带来频繁的路径失效和路由重建,以至于增加路由控制开销。所以,路由重建时的路由发现的控制开销不可忽视。在路由发现时,广播是一种基础而有效的数据扩散机制,在到达目的节点之前,每个中间节点收到路由请求包后都会盲目的转发,这会导致广播风暴问题。所以减少路由发现和路由维护时的控制开销是设计移动Ad hoc网络路由的一个关键问题。本文提出了两种优化路由发现时控制开销的方法,如下:首先,本文提出了一种基于邻居覆盖的概率转发机制,用于减少路由发现中冗余的路由请求包。这个机制是对路由发现中广播问题的优化。基于邻居覆盖的概率转发机制根据剩余链路生存期选择强邻居并排除弱邻居,使用来自上一跳节点的路由请求包的上游覆盖率计算转发延迟,使用转发到下一跳节点的额外覆盖率和连通性因子计算转发概率。这个方法结合了邻居覆盖信息、网络连通性、节点密度和概率机制,能够显著地减少重复转发,故而能减少路由控制开销,并提高路由性能。第二,本文提出了一种基于距离预测的路由协议,用于将路由发现引导至目的节点的大致方向,从而限制路由请求包的传播范围并减少路由请求包的数量。这个协议是对寻找目的节点的优化。基于距离预测的路由协议使用基于接收信号强度变化率的“预测的几何距离(EGD)”预测两个节点之间的几何距离。通过在随机位点模型下的模拟实验发现,当EGD小于网络区域中任意两个节点的期望距离(称为“预测半径”)时,EGD能够有效地预测两个节点的距离,节点能够有效地预测与其它节点之间距离的区域称为该节点的“预测区域”。文中同时提出“预测的拓扑距离(ETD)”,这是先前路由中每一跳距离之和,用于辅助EGD,能够排除不准确的EGD。“预测的距离(EstD)”结合了EGD和ETD,然后将整个网络区域划分为三个子区域:源区域、目的区域和其它区域。在不同的区域中执行不同的转发策略,因而能显著的减少路由请求包的传播范围,减少参与路由发现的节点数目,故而能减少路由控制开销,并提高路由性能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-13
  1.1 路由控制开销的研究概况  9-11
  1.2 本文的研究内容  11-12
  1.3 本文的内容结构  12-13
第2章路由控制开销的研究综述  13-21
  2.1 路由协议的分类及控制开销的特点  13-16
    2.1.1 表驱动路由协议和按需路由协议  13-14
    2.1.2 基于拓扑的路由协议和基于位置的路由协议  14-16
  2.2 路由控制开销的优化方法  16-19
    2.2.1 针对广播问题的优化  16-18
    2.2.2 针对寻找目的节点的优化  18-19
  2.3 本章小结  19-21
第3章基于邻居覆盖的概率转发机制  21-35
  3.1 相关研究工作  21-24
  3.2 基于邻居覆盖的概率转发机制  24-30
    3.2.1 强邻居的选择  24-26
    3.2.2 未覆盖强邻居集和转发延迟  26-27
    3.2.3 邻居信息和转发概率  27-29
    3.2.4 算法描述  29-30
  3.3 性能评测  30-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章基于距离预测的路由发现机制  35-53
  4.1 相关研究工作  35-38
  4.2 基于接收信号强度变化率预测几何距离  38-43
    4.2.1 预测的几何距离的计算  38-39
    4.2.2 预测的几何距离的性质  39-41
    4.2.3 根据预测半径划分网络区域  41-43
  4.3 基于距离预测的路由协议  43-47
    4.3.1 利用预测的几何距离评估链路质量  43-44
    4.3.2 利用拓扑距离修正几何距离  44-45
    4.3.3 协议描述  45-47
  4.4 性能评测  47-51
  4.5 本章小结  51-53
第5章总结与展望  53-55
参考文献  55-59
致谢  59-61
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果  61-62

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