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Ad Hoc网络中的多路径QoS路由研究

作　者: 刘晓东
导　师: 郑连伟
学　校: 东北大学
专　业: 运筹学与控制论
关键词: Ad Hoc网络 TORA协议 服务质量路由 多路径路由
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


近年来,随着通信技术的快速发展和便携式计算机的普及,人们越来越希望即便是在移动过程中也能使用便携式设备接入网络进行通信。Ad Hoc网络是一种由带有收发装置的移动节点组成的临时性多跳自组织的无线移动通信网络。随着Ad Hoc网络传输多媒体业务需求的拓展,必然要求网络支持服务质量(QoS)。然而Ad Hoc网络的无线多跳、带宽资源受限、网络拓扑动态变化给QoS研究带来了很大的挑战。本文总结了国内外的相关研究成果。对Ad Hoc网络中的路由协议进行了详细的阐述,在研究了Ad Hoc路由算法TORA的基础上,提出了一种新的基于TORA的多路径QOS路由算法。TORA是一种基于链路反转方法的自适应分布式路由算法,适合高速动态的多跳无线网络。本文首先总结了国内外学者在TORA研究上的成果,包括基于QOS支持的TORA算法和基于多路径选择的TORA算法。然后,本文基于TORA算法设计了一种新的多路径QoS路由算法Q_MTORA,从以下三个方面对TORA算法进行了改进：在IMEP中添加链路带宽和时延域、在路由请求分组中增添QoS参数、使用路径的权值作为路径选择度量。该算法根据链路状态选择能够满足QoS要求的多条路径,充分利用多路径路由的优势,增强了网络的负载均衡能力,提高了网络资源利用率,更好地满足了多媒体业务的QoS需求。最后,本文使用网络模拟器NS2对多路径QoS路由算法进行了仿真实验。将得到的实验数据和TORA协议的实验数据进行对比,结果表明在网络拓扑变化较快或网络负载较重的情况下,多路径QoS路由算法具有更小的端到端时延和更高的数据分组接收成功率,因此具有较高的应用价值。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
第1章 前言  10-18
  1.1 研究背景和意义  10-11
  1.2 什么是Ad Hoc网络  11-12
  1.3 Ad Hoc网络的特点  12-13
    1.3.1 分布式操作和自组织性  12
    1.3.2 带宽受限和链路带宽易变  12-13
    1.3.3 移动性与网络拓扑动态性  13
    1.3.4 设备性能的局限性  13
    1.3.5 网络的安全性和可扩展性不强  13
  1.4 Ad Hoc网络的应用  13-14
    1.4.1 军事应用  14
    1.4.2 紧急、突发和临时场合  14
    1.4.3 个人通信  14
  1.5 当前Ad Hoc网络研究的主要问题  14-16
    1.5.1 信道接入技术  15
    1.5.2 路由协议  15
    1.5.3 服务质量QoS  15-16
    1.5.4 安全问题  16
  1.6 本文的主要工作及其结构  16-18
第2章 Ad Hoc网络的QOS路由协议  18-31
  2.1 Ad Hoc网络的路由协议的性能指标  18-20
    2.1.1 定性性能指标  18-19
    2.1.2 定量性能指标  19-20
  2.2 Ad Hoc网络中的路由协议  20-25
    2.2.1 目的序列距离向量协议DSDV  21-22
    2.2.2 动态源路由协议(DSR)  22-23
    2.2.3 Ad Hoc按需距离向量协议(AODV)  23
    2.2.4 各种路由协议之间的比较  23-25
  2.3 Ad Hoc网络中的QoS路由  25-28
    2.3.1 什么是QoS路由  25-26
    2.3.2 网络加权图模型  26-27
    2.3.3 QoS度量的分类  27-28
  2.4 Ad Hoc网络QoS路由协议  28-30
    2.4.1 Q_AODV  28-29
    2.4.2 Q_MSR  29-30
  2.5 QoS路由协议评价  30-31
第3章 基于TORA的QOS路由研究  31-41
  3.1 TORA协议  31-36
    3.1.1 TORA协议路由创建  32-33
    3.1.2 TORA路由维护  33-34
    3.1.3 TORA路由删除  34-35
    3.1.4 TORA协议支持QoS的不足  35-36
  3.2 基于TORA的QoS路由算法研究  36-41
    3.2.1 QoS_TORA  36-37
    3.2.2 M TORA  37-39
    3.2.3 基于TORA的QoS路由算法评价  39-41
第4章 多路径QOS路由算法Q_MTORA  41-56
  4.1 数学模型  41-42
  4.2 算法设计的关键问题  42-47
    4.2.1 链路带宽计算  42-44
    4.2.2 链路时延计算  44
    4.2.3 多路径选择  44-45
    4.2.4 流量分配策略  45-47
  4.3 Q_MTORA算法描述  47-56
    4.3.1 算法的基本思想  47-49
    4.3.2 路由创建  49-50
    4.3.3 路由维护  50-51
    4.3.4 路由删除  51-52
    4.3.5 数据结构  52-56
第5章 仿真实验与结果分析  56-70
  5.1 NS2网络仿真概述  56-59
    5.1.1 NS2的软件组成  56-57
    5.1.2 NS2构件库  57
    5.1.3 NS2的网络元素  57-58
    5.1.4 仿真过程  58-59
  5.2 仿真参数选择  59-60
  5.3 Q_MTORA模拟  60-61
    5.3.1 TORA在NS2中的实现  60-61
    5.3.2 Q_MTORA在NS2中的模拟  61
  5.4 TORA与Q_MTORA的实验比较  61-65
    5.4.1 实验平台和系统  62
    5.4.2 实验模型  62-65
  5.5 仿真结果分析  65-69
    5.5.1 端到端时延  65-67
    5.5.2 数据分组发送成功率  67-69
  5.6 本章小结  69-70
第6章 总结和展望  70-72
  6.1 研究特点和优势  70
  6.2 不足和展望  70-72
参考文献  72-76
致谢  76-78
攻读硕士学位期间发表的论文  78

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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