Ad Hoc網絡關鍵技術研究.pdf

1、Ad Hoc網絡是一種全分布式的無線分組網絡，組成網絡的節(jié)點既是通信終端，又具有路由器的功能，并可自由移動。數據以多跳的方式傳送，無需固定基礎設施的支持。Ad Hoc網絡具有自組織、自管理和多跳的特點，可方便、靈活組網，在野戰(zhàn)通信、公共服務、緊急搜救、智能交通、小型辦公室、會議會場等領域具有廣闊的應用前景，是目前國內外的一個研究熱點。 由于Ad Hoc網絡動態(tài)變化的拓撲結構、沒有中心節(jié)點控制、帶寬受限、能量有限等原因，使得Ad

2、Hoc網絡仍然存在許多問題。設計具有節(jié)能策略、安全保障、組播功能和支持服務質量保證等擴展特性的路由協(xié)議，媒體接入控制(Medium Access Control，MAC)協(xié)議以及網絡管理等關鍵技術既是研究的重點，也是研究的難點。本文在國家自然科學基金項目(No.60672132，“基于MPLS的Ad Hoc無線移動網絡關鍵技術的研究”)的支持下，重點對Ad Hoc網絡中的網絡層、媒體接入控制層的關鍵技術做了比較深入系統(tǒng)的研究，并取得了一

3、些創(chuàng)新性的研究成果，主要創(chuàng)新內容包括： 1．根據Ad Hoc網絡的特點，簡化多協(xié)議標簽交換技術(Multi-Protocol Label Switching，MPLS)架構，提出了基于MPLS的Ad Hoc網絡架構，為在Ad Hoc網絡中引入MPLS技術提供了基礎。 2．將MPLS技術中基于標簽交換的快速轉發(fā)的特點應用于AdHoc網絡中，提出了基于標簽交換的Ad Hoc網絡多徑路由算法(Label Switching M

4、ultipath Routing，LSMR)。LSMR結合標簽交換和多徑路由的優(yōu)勢，能夠按需地在源節(jié)點和目的節(jié)點間建立起多條雙向的沒有交叉節(jié)點的標簽交換路徑，使得數據包能夠在多條路徑上進行鏈路層的標簽交換，加快了轉發(fā)速度，提高了網絡的吞吐量。標簽交換路徑的建立也為在Ad Hoc網絡中實現端到端的服務質量保證提供了面向連接的路徑，有利于提高服務質量。 3．針對節(jié)點獨立多徑路由算法仿真中出現的路徑數目縮減問題，分析了路徑數目縮減的原

5、因，從理論上推導了路由數目縮減概率隨網絡中平均鄰居節(jié)點個數、平均路徑長度和路由請求轉發(fā)次數的變化規(guī)律。根據分析結果提出了基于AODV的二次轉發(fā)多徑路由算法(AODV Twice Forwarding，AODV-TF)，通過修改中間節(jié)點的路由請求轉發(fā)機制增加了建立多路徑的數目。 4．LSMR算法為Ad Hoc網絡提供了基于標簽交換的快速轉發(fā)服務，以此為基礎，改進了802.11 DCF(Distributed Coordinatio

6、n Function，分布式協(xié)調功能)協(xié)議，提出了面向實時業(yè)務的Ad Hoc網絡媒體接入控制機制—RL-DCF(Realtime-oriented Label-switching DCF)，以提高實時業(yè)務的性能。RL-DCF通過在媒體接入控制層采用標簽交換、連續(xù)轉發(fā)和重傳控制策略大幅度降低了實時業(yè)務的傳輸時延，提高了網絡吞吐量。 5．針對RL-DCF中存在的業(yè)務間的不公平性，并為避免網絡擁塞，提出了支持區(qū)分服務的Ad Hoc網絡

7、媒體接入控制機制—DL-DCF(Differentiated Label-switching DCF)。DL-DCF對不同的業(yè)務采用不同的連續(xù)轉發(fā)概率，實現了實時業(yè)務和盡力而為業(yè)務的區(qū)分服務，并同時提高了兩種業(yè)務的傳輸性能，降低了算法的控制開銷。 6．將蟻群算法應用到Ad Hoc網絡的路由協(xié)議中，提出了基于蟻群優(yōu)化的Ad Hoc網絡動態(tài)路由算法—ADRA(Ant-colony Dynamic Routing in Ad Hoc