Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種全分布式的無線分組網(wǎng)絡(luò)，組成網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)既是通信終端，又具有路由器的功能，并可自由移動。數(shù)據(jù)以多跳的方式傳送，無需固定基礎(chǔ)設(shè)施的支持。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)具有自組織、自管理和多跳的特點(diǎn)，可方便、靈活組網(wǎng)，在野戰(zhàn)通信、公共服務(wù)、緊急搜救、智能交通、小型辦公室、會議會場等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，是目前國內(nèi)外的一個研究熱點(diǎn)。 由于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)動態(tài)變化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、沒有中心節(jié)點(diǎn)控制、帶寬受限、能量有限等原因，使得Ad

2、Hoc網(wǎng)絡(luò)仍然存在許多問題。設(shè)計(jì)具有節(jié)能策略、安全保障、組播功能和支持服務(wù)質(zhì)量保證等擴(kuò)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(wǎng)絡(luò)管理等關(guān)鍵技術(shù)既是研究的重點(diǎn)，也是研究的難點(diǎn)。本文在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.60672132，“基于MPLS的Ad Hoc無線移動網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的研究”)的支持下，重點(diǎn)對Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)層、媒體接入控制層的關(guān)鍵技術(shù)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(nèi)容包括： 1．根據(jù)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，簡化多協(xié)議標(biāo)簽交換技術(shù)(Multi-Protocol Label Switching，MPLS)架構(gòu)，提出了基于MPLS的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，為在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中引入MPLS技術(shù)提供了基礎(chǔ)。 2．將MPLS技術(shù)中基于標(biāo)簽交換的快速轉(zhuǎn)發(fā)的特點(diǎn)應(yīng)用于AdHoc網(wǎng)絡(luò)中，提出了基于標(biāo)簽交換的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)多徑路由算法(Label Switching M

4、ultipath Routing，LSMR)。LSMR結(jié)合標(biāo)簽交換和多徑路由的優(yōu)勢，能夠按需地在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)間建立起多條雙向的沒有交叉節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽交換路徑，使得數(shù)據(jù)包能夠在多條路徑上進(jìn)行鏈路層的標(biāo)簽交換，加快了轉(zhuǎn)發(fā)速度，提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。標(biāo)簽交換路徑的建立也為在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)端到端的服務(wù)質(zhì)量保證提供了面向連接的路徑，有利于提高服務(wù)質(zhì)量。 3．針對節(jié)點(diǎn)獨(dú)立多徑路由算法仿真中出現(xiàn)的路徑數(shù)目縮減問題，分析了路徑數(shù)目縮減的原

5、因，從理論上推導(dǎo)了路由數(shù)目縮減概率隨網(wǎng)絡(luò)中平均鄰居節(jié)點(diǎn)個數(shù)、平均路徑長度和路由請求轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)的變化規(guī)律。根據(jù)分析結(jié)果提出了基于AODV的二次轉(zhuǎn)發(fā)多徑路由算法(AODV Twice Forwarding，AODV-TF)，通過修改中間節(jié)點(diǎn)的路由請求轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制增加了建立多路徑的數(shù)目。 4．LSMR算法為Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)提供了基于標(biāo)簽交換的快速轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，以此為基礎(chǔ)，改進(jìn)了802.11 DCF(Distributed Coordinatio

6、n Function，分布式協(xié)調(diào)功能)協(xié)議，提出了面向?qū)崟r業(yè)務(wù)的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)媒體接入控制機(jī)制—RL-DCF(Realtime-oriented Label-switching DCF)，以提高實(shí)時業(yè)務(wù)的性能。RL-DCF通過在媒體接入控制層采用標(biāo)簽交換、連續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)和重傳控制策略大幅度降低了實(shí)時業(yè)務(wù)的傳輸時延，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量。 5．針對RL-DCF中存在的業(yè)務(wù)間的不公平性，并為避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，提出了支持區(qū)分服務(wù)的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)

7、媒體接入控制機(jī)制—DL-DCF(Differentiated Label-switching DCF)。DL-DCF對不同的業(yè)務(wù)采用不同的連續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)概率，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時業(yè)務(wù)和盡力而為業(yè)務(wù)的區(qū)分服務(wù)，并同時提高了兩種業(yè)務(wù)的傳輸性能，降低了算法的控制開銷。 6．將蟻群算法應(yīng)用到Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議中，提出了基于蟻群優(yōu)化的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)動態(tài)路由算法—ADRA(Ant-colony Dynamic Routing in Ad Hoc