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MANET网络地理路由中的位置服务研究

作　者: 陈曦尧
导　师: 姚丹霖
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 移动自组织网络位置服务地理路由仿真
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 12次
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内容摘要

移动自组织网络是一种无需固定基础设施支撑,可以快速、灵活组网的移动网络,具有分布式和多跳的特点。路由协议一直是移动自组织网络研究的重点,近几年,由于地理信息技术及终端处理能力的不断发展,基于地理位置信息的路由协议成为新的研究热点。位置服务是地理路由中的关键问题,通过查询节点的位置服务器要能获得准确的最新的节点位置信息。一个好的位置服务策略具有以下几点约束:(1)位置服务本身必须是可扩展的,并且只依靠地理位置转发就能实现位置服务。(2)负载要均衡,任何一个节点不能成为瓶颈。(3)任何一个节点的失效不应当影响其它节点的可达性。(4)对附近节点的位置查询应当仅依靠本地通信就能满足。(5)实现位置查询和更新的开销应尽量小,即开销不能随着节点规模成比例增长,更不能超线性增长。VHLS协议是一种分布式的虚拟分层的位置服务,它能动态地选择位置服务器,具有很高的可扩展性、请求成功率、和负载均衡能力。但它建立在节点移动速度、剩余能量、带宽等条件均等的假设之上,没有考虑实际情况下节点能力的不同。针对于此,本文在研究VHLS协议的基础上,提出了一种基于节点能力的位置服务WVHLS。本文的主要研究工作包括以下几个方面。(1)论述了位置服务的功能,讨论了位置服务性能的影响因素和位置服务的设计方法,给出了位置服务的分类方法,对各类位置服务的典型协议进行了介绍,对它们的更新代价、请求代价、时间复杂度进行了对比分析。(2)提出了一套对节点能力以及网格区域能力评价的标准,在此基础上,设计了一种加权的哈希函数,在保证公平地选择节点服务器的同时能够以相对高的概率选择能力强的节点,以减小服务器迁移带来的开销。(3)使用OPNET网络模拟器对相关的改进工作进行了模拟仿真,实验结果表明,与VHLS相比,由于WVHLS尽量选择能力强的节点作为位置服务器,在极大地降低了位置服务器迁移可能性的同时,进一步减少了位置更新服务的开销,是一种更高效的位置服务。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章绪论  11-23
  1.1 引言  11
  1.2 Ad Hoc 网络的特点  11-12
  1.3 Ad Hoc 网络的应用领域  12-14
  1.4 Ad Hoc 网络中存在的主要问题及研究重点  14-17
    1.4.1 Ad Hoc 网络存在的主要问题  14-15
    1.4.2 Ad Hoc 网络的研究重点  15-17
  1.5 Ad Hoc 网络的路由协议  17-21
    1.5.1 传统Internet 路由协议  17-18
    1.5.2 Ad Hoc 网络与传统移动通信系统在路由问题上的区别  18-19
    1.5.3 Ad Hoc 网络路由协议的分类和性能比较  19-21
    1.5.4 Ad Hoc 网络路由的评价标准  21
  1.6 本文研究内容及意义  21-23
    1.6.1 本文的研究内容  21
    1.6.2 研究意义  21-23
第二章相关研究  23-33
  2.1 Ad Hoc 网络协议栈模型  23-25
  2.2 地理路由协议  25
  2.3 地理转发  25-29
    2.3.1 LAR 位置辅助路由协议  25-27
    2.3.2 GPSR 贪婪路由  27-29
  2.4 位置服务  29-31
    2.4.1 位置管理思想的引入  29-30
    2.4.2 Grid 路由协议  30-31
    2.4.3 ZHLS 协议  31
  2.5 本章小结  31-33
第三章位置服务  33-47
  3.1 Ad Hoc 网络地理路由中位置服务概述  33-34
    3.1.1 位置服务的分类  33-34
    3.1.2 位置服务中存在的主要问题  34
  3.2 平面型位置服务  34-37
    3.2.1 集合型位置服务XYLS  35
    3.2.2 地理哈希协议GHLS  35-37
  3.3 固定分层的位置服务  37-42
    3.3.1 低能量自适应分簇分层机制LEACH  38-39
    3.3.2 网格位置服务GLS  39-42
  3.4 虚拟分层的位置服务  42-44
    3.4.1 虚拟哈希位置服务VHLS  42-44
  3.5 对比分析  44-46
  3.6 本章小结  46-47
第四章位置服务算法WVHLS  47-63
  4.1 问题提出  47
  4.2 本文工作的假定  47-48
  4.3 能力的定义  48-50
  4.4 加权的哈希函数  50-52
  4.5 WVHLS  52-58
    4.5.1 基于哈希加权的虚拟层次  52-54
    4.5.2 WVHLS 操作  54-58
  4.6 算法分析  58-63
    4.6.1 能力的分析  58-59
    4.6.2 IHRW 的分析  59
    4.6.3 WVHLS 代价分析  59-63
第五章仿真工具与仿真结果  63-79
  5.1 网络仿真工具  63-67
    5.1.1 OPNET Modeler 简介  63-64
    5.1.2 OPNET 的分层建模方法  64-66
    5.1.3 OPNET 的仿真流程  66-67
  5.2 三层模型建模  67-73
    5.2.1 网络模型  67
    5.2.2 节点模型  67-69
    5.2.3 进程模型  69-73
  5.3 仿真环境与仿真结果  73-78
    5.3.1 仿真的环境与参数  73-74
    5.3.2 协议的仿真结果  74-78
  5.4 本章小结  78-79
第六章总结与展望  79-81
  6.1 主要工作  79
  6.2 后续研究方向的展望  79-81
致谢  81-83
参考文献  83-87
作者在学期间取得的学术成果  87

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