雙信道aodv路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)——畢業(yè)論文

1、<p>　　分類號(hào)： U D C： </p><p>　　密 級(jí)： 編 號(hào)：</p><p><b>　　成都信息工程大學(xué)</b></p><p><b>　　碩士學(xué)位論文</b><

2、/p><p>　　雙信道AODV路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)</p><p>　姓名</p><p>　學(xué)號(hào)</p><p>　學(xué)院通信工程學(xué)院</p><p>　學(xué)位類型學(xué)術(shù)型 □專業(yè)學(xué)位</p><p>　學(xué)習(xí)形式全日制 □非全日制</p><p>　學(xué)科/領(lǐng)域信息與通信工程&

3、lt;/p><p>　研究方向嵌入式系統(tǒng)與片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　導(dǎo)師校內(nèi)教授</p><p>　校外</p><p>　　雙信道AODV路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在一些消防現(xiàn)場(chǎng)中，消防員之間的音視頻通信需求顯

4、得格外的重要，Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種簡(jiǎn)易的組網(wǎng)方法，很適合被應(yīng)用于此種情況。Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)，是一種不需要依賴已有基礎(chǔ)設(shè)施便可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任意移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間通信的臨時(shí)自治系統(tǒng)，在軍事和民用領(lǐng)域都得到了很廣泛的應(yīng)用。AODV路由協(xié)議，是Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)中的一種源發(fā)起按需路由協(xié)議，是本課題所選擇的并進(jìn)行研究的路由協(xié)議。</p><p>　　本文，首先介紹了本課題的研究背景及研究?jī)?nèi)容，即是為了解決一些消防現(xiàn)場(chǎng)中消防員的安全問(wèn)

5、題和消防員之間的音視頻通信問(wèn)題，同時(shí)提出了解決這些問(wèn)題可以采用的組網(wǎng)方法，Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)，和可以采用的路由協(xié)議，AODV路由協(xié)議，列出了整篇論文的整體安排。</p><p>　　然后，簡(jiǎn)要介紹了Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)的背景知識(shí)，和Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)的兩種類型的路由協(xié)議，著重講解了一種源發(fā)起按需路由協(xié)議，AODV路由協(xié)議的基本工作原理和AODV路由協(xié)議正常工作所需要的四種控制分組的結(jié)構(gòu)，并采用NS2模擬軟件平臺(tái)，搭建一個(gè)

6、特定的消防現(xiàn)場(chǎng)，測(cè)試了AODV路由協(xié)議的性能表現(xiàn)，基于測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析，指出了特別需要解決的問(wèn)題。</p><p>　　然后，基于這個(gè)特別需要解決的問(wèn)題，即提升網(wǎng)絡(luò)通信容量的問(wèn)題，提出了雙信道AODV路由協(xié)議的基本思想和修改思路，其中包括需要在NS2模擬軟件和AODV路由協(xié)議兩方面的修改情況，根據(jù)三種不同的想法，提出了三種雙信道AODV路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方法，它們分別是：簡(jiǎn)易雙信道AODV路由協(xié)議、交替雙信道AOD

7、V路由協(xié)議和主從雙信道AODV路由協(xié)議，著重講解了這三種雙信道AODV路由協(xié)議算法的不同點(diǎn)，和它們?cè)谠糀ODV路由協(xié)議的基礎(chǔ)上主要修改的部分，并采用NS2模擬軟件平臺(tái)，搭建與一個(gè)與前面同樣的消防現(xiàn)場(chǎng)，分別測(cè)試這三種雙信道AODV路由協(xié)議的性能表現(xiàn)，基于測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)行綜合比較分析，并指出這三種雙信道AODV路由協(xié)議的不同點(diǎn)和各自的優(yōu)缺點(diǎn)。</p><p>　　最后，對(duì)本課題所做的工作進(jìn)行一個(gè)全面的總結(jié)，針對(duì)課題組

8、下一步的工作，提出一些建議。</p><p>　　關(guān)鍵詞：Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)；雙信道；AODV路由協(xié)議</p><p>　　The implementation of dual-channel AODV routing protocol</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In som

9、e of the fire scene, audio and video communication needs between firefighters was particularly important. Ad-Hoc network was a simple networking method, it was suitable to be applied in such cases. Ad-Hoc network, was a

10、kind of temporary autonomous communication system which did not rely on any existing infrastructure and any mobile node in it could communicate with each other, had been very widely used in military and civilian fields.

11、AODV routing protocol, was a kind of source initiated </p><p>　　In this paper, the research background and research content were introduced, it was to address the security issues of firefighters and audio an

12、d video communication needs between firefighters in some of the fire scenes, the networking method which could be used to solve these problems was proposed at the same time, it was Ad-Hoc network, and the routing protoco

13、l which could be used, it was AODV routing protocol, and the overall arrangements of the whole paper were introduced.</p><p>　　Then, the background of Ad-Hoc network was introduced, the two types of Ad-Hoc n

14、etwork routing protocol were introduced, a kind of source initiated on demand routing protocol, AODV routing protocol, its basic operating principle and the structures of four control messages were introduced, and NS2 so

15、ftware was used to set up a specific fire scene, the performance of AODV routing protocol in the specific fire scene was tested, based on the test data and analysis, the particular problem to be solve</p><p>

16、;　　Then, based on the particular problem, to improve network communications capacity issues, the basic ideas and ideas of the modification of dual-channel AODV routing protocol were put forward, including both of the mod

17、ifications need for the NS2 simulation software and AODV routing protocol, based on three different ideas, three implement methods of dual-channel AODV routing protocol were proposed, they were, simple dual-channel AODV

18、routing protocol, alternate dual-channel AODV routing protocol </p><p>　　At last, we summarized the whole work, and give some suggestions to future work.</p><p>　　Key words: Ad-Hoc network; dual

19、-channel; AODV routing protocol</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　論文總頁(yè)數(shù)：54頁(yè)</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 研究背景與研究?jī)?nèi)容1<

20、/p><p>　　1.1.1 研究背景1</p><p>　　1.1.2 研究?jī)?nèi)容1</p><p><b>　　1.2論文安排2</b></p><p>　　第二章 Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)4</p><p>　　2.1 無(wú)線通信4</p><p>　　2.1.1 有基礎(chǔ)設(shè)

21、施網(wǎng)4</p><p>　　2.1.2 Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)5</p><p>　　2.2 無(wú)線局域網(wǎng)8</p><p>　　2.2.1 無(wú)線局域網(wǎng)的特點(diǎn)9</p><p>　　2.2.2 無(wú)線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)9</p><p>　　第三章 AODV路由協(xié)議與性能分析10</p><p>　

22、　3.1 AODV路由協(xié)議10</p><p>　　3.1.1 AODV路由協(xié)議的工作原理10</p><p>　　3.1.2 控制分組的結(jié)構(gòu)14</p><p>　　3.2模擬與性能分析17</p><p>　　3.2.1 NS2模擬軟件17</p><p>　　3.2.2 AODV路由協(xié)議的模擬19&l

23、t;/p><p>　　第四章 雙信道AODV路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)與性能分析24</p><p>　　4.1 雙信道的思路24</p><p>　　4.2 NS2模擬軟件的修改25</p><p>　　4.2.1 NS2模擬軟件的修改思路25</p><p>　　4.2.2 NS2模擬軟件的修改28</p>

24、<p>　　4.3 簡(jiǎn)易雙信道AODV路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)與性能分析32</p><p>　　4.3.1 簡(jiǎn)易雙信道AODV路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)32</p><p>　　4.3.2 簡(jiǎn)易雙信道AODV路由協(xié)議的模擬與性能分析34</p><p>　　4.4 交替雙信道AODV路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)與性能分析37</p><p>　　4.4.1

25、 交替雙信道AODV路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)37</p><p>　　4.4.2 交替雙信道AODV路由協(xié)議的模擬與性能分析40</p><p>　　4.5 主從雙信道AODV路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)與性能分析41</p><p>　　4.5.1 主從雙信道AODV路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)41</p><p>　　4.5.2 主從雙信道AODV路由協(xié)議的模擬與性能

26、分析45</p><p>　　4.6 綜合性能分析47</p><p><b>　　第五章 結(jié)論49</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)50</b></p><p>　　作者在讀期間科研成果簡(jiǎn)介53</p><p><b>　　致 謝54

27、</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 研究背景與研究?jī)?nèi)容</p><p>　　1.1.1 研究背景</p><p>　　無(wú)線通信技術(shù)從出現(xiàn)的時(shí)候開始就在不斷地發(fā)展，特別是在最近的一些年里面，無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展得更加迅速，因?yàn)槿藗兿胍臃奖愕亟尤腚娫捑W(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)

28、，而不是總是需要一根有線的通信線路，而且人們同時(shí)還有隨時(shí)可以移動(dòng)的需求?，F(xiàn)在的手機(jī)、平板電腦和筆記本電腦都使用了無(wú)線通信技術(shù)，電話和需要插網(wǎng)線才可以上網(wǎng)的臺(tái)式機(jī)使用的是有線通信技術(shù)。</p><p>　　無(wú)線通信系統(tǒng)，或者說(shuō)是無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同，可以分為：</p><p>　　有基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)(Infrastructure Network)；</p><p>

29、;　　無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)(Infrastructureless Network，又稱Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò))。</p><p>　　Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)最初應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，它的研究起源于戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的分組無(wú)線網(wǎng)數(shù)據(jù)通信項(xiàng)目，該項(xiàng)目由DARPA資助[1]。</p><p>　　由于Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)具有不需要基礎(chǔ)設(shè)施就能夠組織網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，所以它經(jīng)常被使用在災(zāi)難救助等惡劣的通信環(huán)境下，比如某些地方發(fā)生了洪水、地震

30、或者火災(zāi)等情況，基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)被破壞，需要快速地組織起網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)可以完成這個(gè)任務(wù)，保障救援工作的順利進(jìn)行。</p><p>　　在Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)這個(gè)研究背景下，產(chǎn)生了本課題的研究?jī)?nèi)容，下面將具體介紹。</p><p>　　1.1.2 研究?jī)?nèi)容</p><p>　　本課題主要是為了解決消防現(xiàn)場(chǎng)的兩個(gè)問(wèn)題而產(chǎn)生的：</p><p&

31、gt;<b>　　消防員的安全問(wèn)題；</b></p><p>　　消防員之間的音視頻通信問(wèn)題。</p><p>　　針對(duì)消防現(xiàn)場(chǎng)的消防員安全問(wèn)題。</p><p>　　當(dāng)消防員發(fā)生險(xiǎn)情而無(wú)法自救時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)指揮部要及時(shí)確認(rèn)遇險(xiǎn)消防員的地理位置，以便及時(shí)施救。有關(guān)消防現(xiàn)場(chǎng)消防員的定位問(wèn)題，可以采用自主慣性導(dǎo)航的方案，就像早期的自主慣性導(dǎo)航定位導(dǎo)彈技術(shù)

32、，通過(guò)消防員移動(dòng)的加速度的積分得到空間三維坐標(biāo)位置。由于是自主導(dǎo)航定位，所得坐標(biāo)位置將直接顯示在消防員攜帶的設(shè)備上，這里本文將它稱為單人設(shè)備，單人設(shè)備需要用無(wú)線通信的方法將其坐標(biāo)信息傳送給現(xiàn)場(chǎng)指揮部。</p><p>　　針對(duì)消防現(xiàn)場(chǎng)的消防員之間的音視頻通信問(wèn)題。</p><p>　　當(dāng)消防員們身處一個(gè)消防現(xiàn)場(chǎng)的不同位置進(jìn)行作業(yè)的時(shí)候，他們需要實(shí)時(shí)地互相溝通各自所處地點(diǎn)的情況，同時(shí)也要讓現(xiàn)

33、場(chǎng)指揮部實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，以便進(jìn)行高效地?fù)岆U(xiǎn)指揮調(diào)度，這就需要單人設(shè)備在可以傳輸坐標(biāo)信息的同時(shí)，也具有傳輸音視頻信息的功能。</p><p>　　由于消防現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，難以找到一個(gè)無(wú)線通信方案能完美地實(shí)現(xiàn)各單人設(shè)備之間直接傳送信息的問(wèn)題，為解決該問(wèn)題，本課題選用了Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)研，課題組為Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)選擇了兩種較為常用的路由協(xié)議：<

34、/p><p><b>　　AODV路由協(xié)議；</b></p><p><b>　　OLSR路由協(xié)議。</b></p><p>　　原因是這兩種路由協(xié)議在書籍和網(wǎng)絡(luò)上有較多的資源可以使用，方便構(gòu)建實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)。</p><p>　　第一步的任務(wù)就是找到這兩種路由協(xié)議的開源代碼，并在PC平臺(tái)、嵌入式硬件平臺(tái)

35、、安卓智能手機(jī)平臺(tái)等環(huán)境下移植運(yùn)行，驗(yàn)證其可行性；</p><p>　　第二步的任務(wù)是改善這兩種路由協(xié)議的性能，以便適應(yīng)針對(duì)消防現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用需求。</p><p>　　現(xiàn)階段，AODV路由協(xié)議和OLSR路由協(xié)議兩種路由協(xié)議已經(jīng)在PC平臺(tái)、嵌入式硬件平臺(tái)運(yùn)行成功，其可行性已經(jīng)得到了驗(yàn)證，第一步的任務(wù)已經(jīng)基本完成，下面要進(jìn)行的是第二步的任務(wù)，改善這兩種路由協(xié)議的性能，以便適應(yīng)針對(duì)消防現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用需

36、求。</p><p>　　在這第二步的任務(wù)中，本人負(fù)責(zé)的課題任務(wù)的主要內(nèi)容是：選取AODV路由協(xié)議作為本人所要研究的路由協(xié)議，對(duì)AODV路由協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)，測(cè)試改進(jìn)后的AODV路由協(xié)議的性能表現(xiàn)。</p><p>　　本人通過(guò)對(duì)Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)和AODV路由協(xié)議一段時(shí)間的調(diào)查研究，決定采用使用雙信道的方式對(duì)AODV路由協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)，本文稱之為雙信道AODV路由協(xié)議。</p>&

37、lt;p><b>　　1.2論文安排</b></p><p>　　本文主要是對(duì)本人的課題任務(wù)的各個(gè)階段的完成情況進(jìn)行記錄和描述，具體的章節(jié)安排如下：</p><p>　　第一章是緒論，介紹了本課題的研究背景及研究?jī)?nèi)容，介紹了整篇論文的整體安排；</p><p>　　第二章介紹了Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)，介紹了Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)的兩種類型的

38、路由協(xié)議；</p><p>　　第三章介紹了AODV路由協(xié)議的基本原理，并測(cè)試了AODV路由協(xié)議的性能表現(xiàn)，然后基于測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析；</p><p>　　第四章介紹了雙信道AODV路由協(xié)議的基本修改思路，介紹了需要在NS2模擬軟件和AODV路由協(xié)議兩方面的修改情況，并提出了三種雙信道AODV路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方法，然后分別測(cè)試這三種雙信道AODV路由協(xié)議的性能表現(xiàn)，然后基于測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)行比

39、較分析；</p><p>　　第五章是結(jié)論，對(duì)本課題所做的工作進(jìn)行一個(gè)全面的總結(jié)，并針對(duì)課題組下一步的工作，提出一些建議。</p><p>　　第二章 Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　本文通過(guò)無(wú)線通信的概念來(lái)慢慢引出Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)的概念。</p><p><b>　　2.1 無(wú)線通信</b></p>

40、<p>　　有線通信就是通過(guò)有線的通信線路進(jìn)行傳遞信息的一種通信方式。現(xiàn)在所說(shuō)的無(wú)線通信，區(qū)別于有線通信，就是使用電磁波在空間中的傳播來(lái)傳遞信息的一種通信方式，而不是使用有線的通信線路。因?yàn)闊o(wú)線通信所采用的傳輸媒介是電磁波，所以無(wú)線通信的特點(diǎn)是：</p><p><b>　　廣播性；</b></p><p>　　信道特征隨空間變化；</p>

41、<p>　　信道特征隨時(shí)間變化；</p><p><b>　　傳輸距離有限；</b></p><p><b>　　多徑效應(yīng)；</b></p><p><b>　　相互之間干擾。</b></p><p>　　采用無(wú)線通信技術(shù)的通信系統(tǒng)叫做無(wú)線通信系統(tǒng)，無(wú)線通信系統(tǒng)是整個(gè)

42、通信系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，從整個(gè)通信系統(tǒng)來(lái)看，無(wú)線通信系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)使用在通信網(wǎng)絡(luò)的末端，用來(lái)解決移動(dòng)終端的接入問(wèn)題，也就是“最后一公里”問(wèn)題[2]。</p><p>　　在最近的一些年里面，無(wú)線通信技術(shù)得到了迅速地發(fā)展，因?yàn)槿藗兿胍臃奖愕亟尤腚娫捑W(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)，而不是總是需要一根有線的通信線路，而且人們同時(shí)還有隨時(shí)可以移動(dòng)的需求?，F(xiàn)在的手機(jī)、平板電腦和筆記本電腦都使用了無(wú)線通信技術(shù)，電話和需要插網(wǎng)線才可以上網(wǎng)的臺(tái)式

43、機(jī)使用的是有線通信技術(shù)。</p><p>　　無(wú)線通信系統(tǒng)，或者說(shuō)是無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同，可以分為：</p><p>　　有基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)(Infrastructure Network)；</p><p>　　無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)(Infrastructureless Network，又稱Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò))。</p><p>　　2.1.1 有

44、基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)</p><p>　　有基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)就是一種網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)終端接入這種網(wǎng)絡(luò)是需要有基礎(chǔ)設(shè)施的支持的，而這些基礎(chǔ)設(shè)施是被預(yù)先規(guī)劃和布設(shè)的。有基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)是對(duì)有線通信網(wǎng)絡(luò)的一種擴(kuò)展[3]，所謂的基礎(chǔ)設(shè)施指的就是基站(BS，Base Station)或接入點(diǎn)(AP，Access Point)，有線通信網(wǎng)絡(luò)的末端連接基站或接入點(diǎn)，每個(gè)基站或接入點(diǎn)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和解決其覆蓋范圍內(nèi)的移動(dòng)終端接入網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題。</p>

45、<p>　　蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)就是最典型的有基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)，基站就是基礎(chǔ)設(shè)施，手機(jī)就是移動(dòng)終端。手機(jī)如果需要接打電話或收發(fā)短信的時(shí)候，自身必須要在某個(gè)基站的覆蓋范圍內(nèi)。</p><p>　　蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　有基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)，因?yàn)楸菊n題沒有應(yīng)用，所以本文不做更加詳細(xì)地介紹。而無(wú)基礎(chǔ)

46、設(shè)施網(wǎng)，本文將進(jìn)行詳細(xì)地介紹。</p><p>　　2.1.2 Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)又稱為Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)，Ad-Hoc這個(gè)詞來(lái)源于拉丁語(yǔ)，本來(lái)的意思是“for this”，就是“向這個(gè)”，可以引申為“for this purpose only”，就是“專門為某一特定目的的，即興的，事先未準(zhǔn)備的”，就是說(shuō)Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種有特殊用途的網(wǎng)絡(luò)[4]。</

47、p><p>　　區(qū)別于有基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)，在Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)中，沒有預(yù)先布設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，所有的移動(dòng)終端，也稱之為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，既是通信節(jié)點(diǎn)，又是路由節(jié)點(diǎn)，當(dāng)兩個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)有互相通信的需求，但是卻超出了可以直接通信范圍的時(shí)候，可以依靠其他移動(dòng)節(jié)點(diǎn)充當(dāng)路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分組的轉(zhuǎn)發(fā)，這時(shí)，這些起到中繼作用的路由節(jié)點(diǎn)也叫做中間節(jié)點(diǎn)。</p><p>　　Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)如圖2-2所示。</p><

48、;p>　　由于Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)具有不需要基礎(chǔ)設(shè)施就能夠組織網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，所以它經(jīng)常被使用在災(zāi)難救助等惡劣的通信環(huán)境下，比如某些地方發(fā)生了洪水、地震或者火災(zāi)等情況，基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)被破壞，需要快速地組織起網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)可以完成這個(gè)任務(wù)，保障救援工作的順利進(jìn)行。</p><p>　　圖2-2 Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　2.1.2.1 Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)</

49、p><p><b>　　多跳性</b></p><p>　　在Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)兩個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)有互相通信的需求，但是卻超出了可以直接通信范圍的時(shí)候，可以依靠其他移動(dòng)節(jié)點(diǎn)充當(dāng)路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分組的轉(zhuǎn)發(fā)，這時(shí)，這些起到中繼作用的路由節(jié)點(diǎn)也叫做中間節(jié)點(diǎn)，而傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組就好像是踩著這些中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行跳躍一樣，所以稱之為多跳。</p><p>　　多跳性如

50、圖2-3所示。</p><p><b>　　圖2-3 多跳性</b></p><p><b>　　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)性</b></p><p>　　由于Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以比較隨意地移動(dòng)，無(wú)線信道的干擾也在隨時(shí)發(fā)生著變化，所以Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也在隨時(shí)發(fā)生著變化，而且是難以預(yù)測(cè)到的[5]。</p>

51、;<p><b>　　分布式控制</b></p><p>　　Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)是無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)，而基礎(chǔ)設(shè)施的一個(gè)作用就是控制移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的一些行為，由于Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)沒有基礎(chǔ)設(shè)施的控制，所以各個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)只能采用分布式的控制方式進(jìn)行工作[3]。</p><p><b>　　平等性</b></p><p>　　在Ad

52、-Hoc網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)都是處于相同地位的，沒有上下級(jí)的關(guān)系，各個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)采用分布式的控制方式進(jìn)行工作。</p><p><b>　　自組織性</b></p><p>　　Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)不依賴于基礎(chǔ)設(shè)施的支持，完全依靠移動(dòng)節(jié)點(diǎn)自己組織起網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。</p><p><b>　　帶寬受限</b></p>

53、<p>　　在Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)中，采用的是無(wú)線通信技術(shù)，與有線通信技術(shù)相比，無(wú)線通信技術(shù)具有較低的傳輸帶寬，無(wú)線信道的干擾也比有線信道的大，而且多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)還要采用競(jìng)爭(zhēng)的方式來(lái)使用信道。</p><p><b>　　鏈路的單向性</b></p><p>　　在Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)中的一對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間可能存在單向鏈路，例如移動(dòng)節(jié)點(diǎn)A發(fā)送的分組，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)B可以正確

54、接收；而移動(dòng)節(jié)點(diǎn)B發(fā)送的分組，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)A不一定可以正確接收，其原因可以是多方面的，比如：發(fā)送功率不同或者信道干擾等。</p><p>　　單向鏈路的情況如圖2-4所示。</p><p><b>　　圖2-4 單向鏈路</b></p><p><b>　　能量受限</b></p><p>　　Ad-H

55、oc網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)一般需要使用電池來(lái)提供能量，而電池的電量總是有限的，等到電量用盡的時(shí)候，這個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)將會(huì)停止工作，并在Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)中消失。</p><p>　　2.1.2.2 Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議</p><p>　　路由協(xié)議是Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)重要的研究方向，如何評(píng)估并選擇一個(gè)合適的路由協(xié)議是Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的關(guān)鍵。本課題要做的就是選擇路由協(xié)議，改進(jìn)路由協(xié)議，并且評(píng)

56、估路由協(xié)議。</p><p>　　Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議的主要功能如下：</p><p>　　路由發(fā)現(xiàn)(Route Discovery)；</p><p>　　路由維護(hù)(Route Maintenance)。</p><p>　　理想的Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　采用分布式路由算

57、法；</p><p><b>　　具有自適應(yīng)能力；</b></p><p><b>　　無(wú)環(huán)路；</b></p><p><b>　　控制開銷少；</b></p><p><b>　　具有可擴(kuò)展性。</b></p><p>　　Ad

58、-Hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議根據(jù)路由發(fā)現(xiàn)的策略不同可以分為：</p><p>　　表驅(qū)動(dòng)(Table Driven)路由協(xié)議[6]：</p><p>　　DSDV(Destination Sequenced Distance Vector Routing)；</p><p>　　WRP(Wireless Routing Protocol)；</p><

59、p>　　OLSR(Optimized Link State Routing)；</p><p>　　CGSR(Cluster Head Gateway Switch Routing)。</p><p>　　源發(fā)起按需(Source Initiated on Demand)路由協(xié)議[7]：</p><p>　　AODV(Ad-Hoc on-Demand Vect

60、or Routing)；</p><p>　　DSR(Dynamic Source Routing)；</p><p>　　TORA(Temporally Ordered Routing Algorithm)。</p><p>　　相關(guān)研究表明，與表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議相比，源發(fā)起按需路由協(xié)議雖然分組傳輸時(shí)延較大，但開銷較小、分組投遞率較高，更適合Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)。<

61、/p><p><b>　　2.2 無(wú)線局域網(wǎng)</b></p><p>　　本課題所做的工作就是組建一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)，所以下面介紹一些無(wú)線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)。</p><p>　　無(wú)線局域網(wǎng)是一種特殊的網(wǎng)絡(luò)，它既支持有基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)也支持Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN，Wireless Local Are

62、a Networks)是一類無(wú)線通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，沒有嚴(yán)格的定義，在最近的一些年里面，WLAN技術(shù)的使用越來(lái)越普遍，如手機(jī)、平板電腦和筆記本電腦等電子設(shè)備，都使用了WLAN技術(shù)，它提供給人們?cè)谝欢ǚ秶鷥?nèi)可移動(dòng)并且可連接的自由，WLAN終端的普及得益于它們的方便性，廉價(jià)性和連接的簡(jiǎn)易性，現(xiàn)在越來(lái)越多的電子設(shè)備在設(shè)計(jì)的時(shí)候都預(yù)制了無(wú)線網(wǎng)卡，這種趨勢(shì)，加速了WLAN技術(shù)的應(yīng)用，并且隨著用戶的需求越來(lái)越大，加速了用戶對(duì)帶寬提升的要求。</p

63、><p>　　2.2.1 無(wú)線局域網(wǎng)的特點(diǎn)</p><p>　　使用無(wú)需授權(quán)的開放頻段；</p><p><b>　　覆蓋范圍較?。?lt;/b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)通信速率較高；</b></p><p><b>　　不支持高速移動(dòng)；</b><

64、/p><p>　　同時(shí)適用于有基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)和無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)。</p><p>　　2.2.2 無(wú)線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　無(wú)線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)本文主要介紹美國(guó)的IEEE的802.11系列標(biāo)準(zhǔn)，IEEE 802.11系列協(xié)議主要工作于ISO協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層中的MAC層。</p><p>　　現(xiàn)在使用最廣泛的是以下幾種常見協(xié)議：</p

65、><p>　　IEEE 802.11b</p><p>　　IEEE 802.11b工作在2.4GHz ISM(Industrial，Scientific，Medical)開放頻段，數(shù)據(jù)速率最大可達(dá)11Mbit/s，并且可以根據(jù)信道情況自動(dòng)調(diào)整傳輸速率。</p><p>　　IEEE 802.11a</p><p>　　IEEE 802.11a工

66、作在5GHz頻段，數(shù)據(jù)速率最大可達(dá)54Mbit/s，并且可以根據(jù)信道情況自動(dòng)調(diào)整傳輸速率。</p><p>　　IEEE 802.11g</p><p>　　IEEE 802.11g的主要思想是將IEEE 802.11b和IEEE 802.11a相結(jié)合，所以IEEE 802.11g工作在2.4GHz頻段，數(shù)據(jù)速率最大可達(dá)54Mbit/s，并且向下兼容IEEE 802.11b網(wǎng)絡(luò)，可以根據(jù)信

67、道情況自動(dòng)調(diào)整傳輸速率。</p><p>　　IEEE 802.11n</p><p>　　IEEE 802.11n是在IEEE 802.11a和IEEE 802.11g之上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)技術(shù)，可以工作在2.4GHz和5GHz兩個(gè)頻段，數(shù)據(jù)速率最大可達(dá)600Mbit/s，并且可以根據(jù)信道情況自動(dòng)調(diào)整傳輸速率。</p><p>　　第三章 AODV路由協(xié)議與性能分析&

68、lt;/p><p>　　3.1 AODV路由協(xié)議</p><p>　　AODV路由協(xié)議，是一種源發(fā)起按需路由協(xié)議，具有很多優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)能夠快速收斂[11]；</p><p>　　具有斷路的自我修復(fù)功能；</p><p><b>　　算法計(jì)算量??；</b><

69、/p><p><b>　　資源消耗小；</b></p><p>　　對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用小。</p><p>　　3.1.1 AODV路由協(xié)議的工作原理</p><p>　　AODV路由協(xié)議在工作時(shí)，主要包含以下過(guò)程：</p><p><b>　　路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程；</b></p&

70、gt;<p><b>　　路由維護(hù)過(guò)程；</b></p><p><b>　　鄰居管理過(guò)程。</b></p><p>　　在AODV路由協(xié)議的工作過(guò)程中，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間的互相交流是通過(guò)控制分組來(lái)實(shí)現(xiàn)的，AODV路由協(xié)議定義的控制分組類型主要有：</p><p>　　路由請(qǐng)求分組(RREQ分組)；</p&g

71、t;<p>　　路由應(yīng)答分組(RREP分組)；</p><p>　　路由錯(cuò)誤分組(RERR分組)；</p><p><b>　　Hello分組。</b></p><p>　　3.1.1.1 路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程[12]</p><p>　　AODV路由協(xié)議使用路由請(qǐng)求和路由應(yīng)答機(jī)制來(lái)完成路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程。路由請(qǐng)求分組就

72、是RREQ分組，路由應(yīng)答分組就是RREP分組。</p><p>　　移動(dòng)節(jié)點(diǎn)對(duì)于RREQ分組的處理過(guò)程如圖3-1所示。</p><p>　　當(dāng)某個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收到一個(gè)RREQ分組的時(shí)候，首先判斷這個(gè)RREQ分組是不是自己產(chǎn)生的。如果不是自己產(chǎn)生的，然后判斷是不是已經(jīng)接收到過(guò)了，也就是說(shuō)重復(fù)收到了。如果是第一次收到的，就查找路由表，看看源節(jié)點(diǎn)的序列號(hào)是不是大于本節(jié)點(diǎn)原來(lái)保存有的源節(jié)點(diǎn)的序列號(hào)，

73、或者是兩個(gè)序列號(hào)一樣，但是這個(gè)RREQ分組包含的跳數(shù)較小。如果源節(jié)點(diǎn)的序列號(hào)大于本節(jié)點(diǎn)原來(lái)保存有的源節(jié)點(diǎn)的序列號(hào)，或者是兩個(gè)序列號(hào)一樣，但是這個(gè)RREQ分組包含的跳數(shù)較小的話，那么就更新自己的路由表信息；如果不是這種情況的話，判斷自己是不是目的節(jié)點(diǎn)，或者自己有沒有到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的最新路由。如果自己是目的節(jié)點(diǎn)，或者自己有到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的最新路由的話，就返回RREP分組；如果不是這種情況的話，就廣播該RREQ分組。</p><

74、;p>　　圖3-1 RREQ分組處理流程圖</p><p>　　移動(dòng)節(jié)點(diǎn)對(duì)于RREP分組的處理過(guò)程如圖3-2所示。</p><p>　　當(dāng)某個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收到一個(gè)RREP分組的時(shí)候，將這條可用路由插入自己的路由表中，然后判斷自己是不是源節(jié)點(diǎn)。如果自己不是源節(jié)點(diǎn)，就轉(zhuǎn)發(fā)該RREP分組。</p><p>　　圖3-2 RREP分組處理流程圖</p>&

75、lt;p>　　3.1.1.2 路由維護(hù)過(guò)程[20]</p><p>　　如果路由中的某個(gè)鏈路斷裂的話，這個(gè)鏈路上端的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)將會(huì)注意到這個(gè)情況，并根據(jù)用戶的設(shè)定，判斷是否符合本地修復(fù)的條件：</p><p><b>　　符合條件</b></p><p><b>　　進(jìn)行本地修復(fù)。</b></p><

76、;p><b>　　不符合條件</b></p><p>　　該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)將路由鏈路斷裂的信息(RERR分組)廣播到所有可能受到影響的上游節(jié)點(diǎn)。</p><p>　　移動(dòng)節(jié)點(diǎn)對(duì)于RERR分組的處理過(guò)程如圖3-3所示。</p><p>　　當(dāng)某個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收到一個(gè)RERR分組的時(shí)候，首先判斷自己是不是有路由受到了影響。如果有路由受到了影響，就將該

77、路由設(shè)置為無(wú)效，就是不可用了。</p><p>　　3.1.1.3 鄰居管理過(guò)程</p><p>　　在AODV路由協(xié)議中，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)周期性地廣播Hello分組，來(lái)讓其他的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)判斷某個(gè)路由鏈路的連通性[21]。Hello分組的生存時(shí)間TTL的值是1，就是說(shuō)一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)只能將它的Hello分組傳輸給它的鄰居節(jié)點(diǎn)，而它的鄰居節(jié)點(diǎn)不會(huì)再將這個(gè)Hello分組傳輸給其他移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。</p&

78、gt;<p>　　圖3-3 RERR分組處理流程圖</p><p>　　移動(dòng)節(jié)點(diǎn)對(duì)于Hello分組的處理過(guò)程如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 Hello分組處理流程圖</p><p>　　當(dāng)某個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)Hello分組后進(jìn)行判斷：</p><p><b>　　是新鄰居</b></p

79、><p><b>　　添加此鄰居條目。</b></p><p><b>　　是老鄰居</b></p><p>　　這個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)與自己依然保持著連接，更新對(duì)于此鄰居節(jié)點(diǎn)的定時(shí)器。</p><p>　　如果某個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在一定時(shí)間(這個(gè)時(shí)間是根據(jù)用戶的設(shè)置的)內(nèi)收不到它的某個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)傳輸給它的Hello分組，

80、則認(rèn)為該鄰居節(jié)點(diǎn)與自己不再保持連接，而以該鄰居節(jié)點(diǎn)為下一跳的路由就算是失效了[22]。</p><p>　　3.1.2 控制分組的結(jié)構(gòu)</p><p>　　因?yàn)楹竺嬗杏玫娇刂品纸M結(jié)構(gòu)的內(nèi)容，所以，下面將分別詳細(xì)介紹這四種控制分組的結(jié)構(gòu)。Hello分組是RREP分組的一個(gè)特例，本文把Hello分組也作為一種控制分組。</p><p>　　3.1.2.1 RREQ分組結(jié)

81、構(gòu)</p><p>　　表3-1 RREQ分組結(jié)構(gòu)</p><p>　　RREQ分組是由sendRequest()函數(shù)產(chǎn)生的。其rq_type為AODVTYPE_RREQ。rq_hop_count用來(lái)記錄路由請(qǐng)求一路上所經(jīng)歷的跳數(shù)。rq_bcast_id為廣播ID，rq_bcast_id和rq_src唯一確定一次RREQ廣播，若某移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收到了一樣的RREQ分組，則丟棄它。rq_dst為

82、目的節(jié)點(diǎn)的IP地址。rq_dst_seqno為目的節(jié)點(diǎn)序列號(hào)，通過(guò)這個(gè)序列號(hào)可以避免路由環(huán)路的產(chǎn)生。rq_src為源節(jié)點(diǎn)的IP地址。rq_src_seqno為源節(jié)點(diǎn)的序列號(hào)。rq_timestamp記錄RREQ分組產(chǎn)生的時(shí)刻。RREQ分組在轉(zhuǎn)發(fā)的過(guò)程中，只有rq_hop_count在依次加1，其他不變。轉(zhuǎn)發(fā)通過(guò)forward()函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　RREQ分組的IP頭部，saddr()設(shè)置為本節(jié)點(diǎn)的

83、IP地址，每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)RREQ分組的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)都把此函數(shù)的返回值設(shè)置為其自身的IP地址。daddr()設(shè)置為IP_BROADCAST，即廣播的意思。</p><p>　　RREQ分組的公共頭部，prev_hop_設(shè)置為本節(jié)點(diǎn)的IP地址，就是產(chǎn)生RREQ分組的源節(jié)點(diǎn)的IP地址。</p><p>　　3.1.2.2 RREP分組結(jié)構(gòu)</p><p>　　表3-2 RREP分組

84、結(jié)構(gòu)</p><p>　　RREP分組是由sendReply()函數(shù)產(chǎn)生的。其rp_type為AODVTYPE_RREP。rp_hop_count用來(lái)記錄路由請(qǐng)求一路上所經(jīng)歷的跳數(shù)。rp_dst為目的節(jié)點(diǎn)的IP地址，即所對(duì)應(yīng)的RREQ中的rq_dst。rp_dst_seqno為目的節(jié)點(diǎn)序列號(hào)。rp_src為本節(jié)點(diǎn)的IP地址，即每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)RREP分組的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)之前，都將rp_src賦值為自己的IP地址。rp_l

85、ifetime記錄RREP分組的生存時(shí)間。rp_timestamp記錄RREP分組產(chǎn)生的時(shí)刻。RREP分組在轉(zhuǎn)發(fā)的過(guò)程中，rp_hop_count在依次加1。轉(zhuǎn)發(fā)通過(guò)forward()函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　RREP分組的IP頭部，saddr()設(shè)置為產(chǎn)生RREP分組的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)IP地址，可以是RREQ分組的目的節(jié)點(diǎn)IP地址或者具有能夠到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的足夠新路徑的中間節(jié)點(diǎn)的IP地址。daddr()設(shè)置為RR

86、EQ分組的源節(jié)點(diǎn)的IP地址。ttl_設(shè)置允許的最大跳數(shù)。</p><p>　　RREP分組的公共頭部，next_hop_設(shè)置為路由的下一跳節(jié)點(diǎn)的IP地址。prev_hop_設(shè)置為產(chǎn)生RREP分組的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的IP地址，可以是RREQ分組的目的節(jié)點(diǎn)IP地址或者具有到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的足夠新路徑的中間節(jié)點(diǎn)的IP地址。</p><p>　　3.1.2.3 RERR分組結(jié)構(gòu)</p><

87、p>　　RERR分組是由sendError()函數(shù)產(chǎn)生的。其re_type為AODVTYPE_RERR。DestCount記錄不可達(dá)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。unreachable_dst數(shù)組記錄不可達(dá)節(jié)點(diǎn)列表。unreachable_dst_seqno數(shù)組記錄不可達(dá)節(jié)點(diǎn)序列號(hào)列表。</p><p>　　表3-3 RERR分組結(jié)構(gòu)</p><p>　　RERR分組的IP頭部，saddr()設(shè)置為產(chǎn)生

88、RERR分組的節(jié)點(diǎn)的IP地址。daddr()設(shè)置為IP_BROADCAST，即廣播的意思。ttl_設(shè)置為1，即只有一跳的作用范圍。</p><p>　　RERR分組的公共頭部，next_hop_設(shè)置為0，因?yàn)槭菑V播包。prev_hop_設(shè)置為產(chǎn)生RERR分組的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的IP地址。</p><p>　　3.1.2.4 Hello分組結(jié)構(gòu)</p><p>　　表3-4

89、Hello分組結(jié)構(gòu)</p><p>　　Hello分組采用的是RREP分組的結(jié)構(gòu)，其rp_type為AODVTYPE_HELLO。rp_hop_count為跳數(shù)的記錄，初始設(shè)置為1，不過(guò)Hello分組只有一跳的作用，所以這個(gè)變量作用不大。rp_dst為目的節(jié)點(diǎn)IP地址(即本節(jié)點(diǎn)的IP地址)，即以其鄰居節(jié)點(diǎn)的角度來(lái)看的目的節(jié)點(diǎn)IP地址。rp_dst_seqno為目的節(jié)點(diǎn)序列號(hào)(即本節(jié)點(diǎn)的序列號(hào))。rp_lifeti

90、me為Hello分組的生存時(shí)間。</p><p>　　Hello分組的IP頭部，saddr()設(shè)置為產(chǎn)生Hello分組的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的IP地址。daddr()設(shè)置為IP_BROADCAST，即廣播的意思。ttl_設(shè)置為1，即只有一跳的作用范圍。</p><p>　　Hello分組的公共頭部，prev_hop_設(shè)置為產(chǎn)生Hello分組的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的IP地址。</p><p>

91、;　　3.2模擬與性能分析</p><p>　　本課題使用NS2模擬軟件作為AODV路由協(xié)議的測(cè)試平臺(tái)，下面本文簡(jiǎn)單介紹一下NS2模擬軟件。</p><p>　　3.2.1 NS2模擬軟件</p><p>　　NS(Network Simulator)是目前的一個(gè)比較主流的網(wǎng)絡(luò)模擬軟件[8]，具有很多優(yōu)秀的特點(diǎn)：</p><p><b&

92、gt;　　開源；</b></p><p><b>　　免費(fèi)；</b></p><p><b>　　易于擴(kuò)展。</b></p><p>　　由于NS模擬軟件具有這些優(yōu)秀的特點(diǎn)，使得NS模擬軟件擁有著龐大的用戶群體。本課題選擇NS模擬軟件作為AODV路由協(xié)議的測(cè)試平臺(tái)，也是因?yàn)橛泻芏嗟难芯咳藛T都在用它，在書本上和網(wǎng)

93、絡(luò)上有很多的資源可以利用，方便入門，也方便深入研究。</p><p>　　NS模擬軟件是一個(gè)面向?qū)ο蟮摹㈦x散時(shí)間驅(qū)動(dòng)的模擬器，它是由C++語(yǔ)言和OTcl腳本語(yǔ)言兩種不同的編程語(yǔ)言編寫的[9]，選擇這兩種語(yǔ)言進(jìn)行開發(fā)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的模擬和實(shí)現(xiàn)，需要高效地處理網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的報(bào)頭信息，而C++語(yǔ)言具有快速、高效的特點(diǎn)，所以很適合這部分的工作；</p>&

94、lt;p>　　網(wǎng)絡(luò)模擬圍繞著網(wǎng)絡(luò)組件、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和其他環(huán)境參數(shù)而進(jìn)行，一些參數(shù)需要快速地變化，OTcl腳本語(yǔ)言具有靈活性這個(gè)特點(diǎn)，很適合這部分的工作；</p><p>　　TclCL模塊可以把出現(xiàn)在這兩種語(yǔ)言里的變量和對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)連接和映射，使得這兩種語(yǔ)言的結(jié)合，起到取長(zhǎng)補(bǔ)短的作用。</p><p>　　本課題使用的是版本2，也就是NS2(Network Simulator Versi

95、on 2)。</p><p>　　本課題使用的系統(tǒng)環(huán)境是Fedora14，F(xiàn)edora14是一個(gè)知名的Linux發(fā)行版；使用的NS2模擬軟件的版本是2.33。</p><p>　　圖3-5，展示的是NS2模擬軟件一體包所包含的所有工具。</p><p>　　圖3-6，展示的是ns-2.33路徑。</p><p>　　3.2.1.1 使用NS2

96、模擬軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)模擬的一般步驟</p><p>　　在使用NS2模擬軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)模擬之前，先要知道NS2模擬軟件中現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是否可以滿足模擬要求[10]：</p><p>　　圖3-5 NS2模擬軟件一體包所包含的所有工具</p><p>　　圖3-6 ns-2.33路徑</p><p><b>　　可以滿足要求</b&g

97、t;</p><p>　　直接編寫OTcl腳本進(jìn)行模擬工作。</p><p><b>　　不可以滿足要求</b></p><p>　　對(duì)NS2模擬軟件進(jìn)行擴(kuò)展或修改，再編寫OTcl腳本進(jìn)行模擬工作。</p><p>　　使用NS2模擬軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)模擬的一般步驟如下：</p><p><b&g

98、t;　　編寫OTcl腳本；</b></p><p>　　使用NS命令解釋執(zhí)行此OTcl腳本；</p><p>　　對(duì)Trace文件進(jìn)行分析，提取數(shù)據(jù)；</p><p>　　對(duì)分析過(guò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖。</p><p>　　其中，使用OTcl腳本語(yǔ)言編寫腳本的一般步驟如下：</p><p>　　(1) 創(chuàng)建模擬器

99、對(duì)象；</p><p>　　(2) 設(shè)置NAM記錄文件和Trace跟蹤文件；</p><p>　　(3) 設(shè)置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，配置節(jié)點(diǎn)屬性；</p><p>　　(4) 設(shè)置代理和應(yīng)用層協(xié)議；</p><p>　　(5) 使用at過(guò)程來(lái)設(shè)置什么時(shí)間產(chǎn)生什么事件；</p><p>　　(6) 使用run過(guò)程開始模擬。<

100、;/p><p>　　3.2.1.2 性能評(píng)估指標(biāo)</p><p>　　本課題使用NS2模擬軟件對(duì)AODV路由協(xié)議進(jìn)行模擬和性能分析，主要關(guān)心的是關(guān)于路由協(xié)議的性能評(píng)估指標(biāo)。</p><p>　　常用的路由協(xié)議性能評(píng)估指標(biāo)有以下四個(gè)：</p><p>　　分組投遞率(Packet Delivery Ratio)；</p><p&

101、gt;　　端到端平均延時(shí)(Average Delay)；</p><p>　　歸一化路由開銷(Normalized Routing Load)；</p><p>　　路由發(fā)現(xiàn)頻率(Route Discovery Frequency)。</p><p>　　因?yàn)楸菊n題主要是為了解決消防員的安全問(wèn)題和消防員之間的音視頻通信問(wèn)題，所以本課題主要關(guān)心的是數(shù)據(jù)的傳輸量的大小，

102、主要使用分組投遞率這個(gè)性能評(píng)估指標(biāo)，有針對(duì)性地進(jìn)行性能評(píng)估。</p><p>　　3.2.2 AODV路由協(xié)議的模擬</p><p>　　本節(jié)將以AODV路由協(xié)議為例，介紹整個(gè)模擬過(guò)程的步驟，然后，通過(guò)對(duì)AODV路由協(xié)議的性能分析，引出本課題要改進(jìn)的內(nèi)容。</p><p>　　3.2.2.1 模擬的步驟</p><p>　　使用setdest

103、工具設(shè)定各個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景；</p><p>　　setdest -n 20 -p 0 -M 7 -t 300 -x 1000 -y 1000 > scene-20n-0p-7M-300t-1000-1000</p><p>　　設(shè)置的模擬場(chǎng)景是一個(gè)消防現(xiàn)場(chǎng)，這個(gè)場(chǎng)景的具體參數(shù)如下：</p><p>　　表3-5 模擬場(chǎng)景的具體參數(shù)</p>

104、<p>　　使用cbrgen工具生成某些移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的傳輸負(fù)載；</p><p>　　ns cbrgen.tcl -type cbr -nn 20 -seed 1 -mc 5 -rate $j.0 > cbr-20n-5c-2p</p><p><b>　　開始模擬；</b></p><p>　　ns aodv.tcl</p&

105、gt;<p>　　單次模擬的過(guò)程如圖3-7所示。</p><p>　　使用gawk工具提取并分析Trace文件；</p><p>　　awk -v outfile=ratio.temp -v scr=$i -f ratio.awk aodv.tr</p><p>　　awk -v outfile=ratio.data -v time=$j -f

106、 average.awk ratio.temp</p><p>　　使用gnuplot將提取出來(lái)的數(shù)據(jù)繪制成圖形。</p><p>　　echo "#'!'/bin/sh" >> ratio.plot</p><p>　　echo "set terminal gif small" >>

107、ratio.plot</p><p>　　echo "set grid" >> ratio.plot</p><p>　　echo "set output \"ratio.gif\"" >> ratio.plot</p><p>　　echo "set ylabel \&q

108、uot;Ratio(%)\"" >> ratio.plot</p><p>　　echo "set xlabel \"CBR(kbps)\"" >> ratio.plot</p><p>　　echo "set key right top box" >> ratio.plot

109、</p><p>　　echo "set title \"Packet Delivery Ratio\"" >> ratio.plot</p><p>　　echo "plot \"ratio.data\" title \"AODV\" with linespoints pt 3 ps 2

110、, \"ratio_2i2c.data\" title \"AODV-2i2c\" with linespoints pt 5 ps 2" >> ratio.plot</p><p>　　gnuplot ratio.plot</p><p>　　圖3-7 單次模擬的過(guò)程</p><p>　　gnuplot

111、是Linux系統(tǒng)中的一款專業(yè)的繪圖工具，將提取出來(lái)的數(shù)據(jù)繪制成圖形，為的是可以更加直觀地對(duì)AODV路由協(xié)議的性能及其適合工作的環(huán)境加以分析。</p><p>　　在本課題中，為了減小隨機(jī)誤差，所有的結(jié)果都是經(jīng)過(guò)20次重復(fù)實(shí)驗(yàn)求平均所得。</p><p>　　for i in $(seq 1 1 20)</p><p>　　這個(gè)時(shí)候，多次模擬的過(guò)程如圖3-8所示。&l

112、t;/p><p>　　3.2.2.2 模擬結(jié)果</p><p>　　下面將展示模擬的結(jié)果，也就是gnuplot ratio.plot命令之后生成的圖片，如圖3-9所示。</p><p>　　在圖3-9中，標(biāo)題是Packet Delivery Ratio，就是分組投遞率的意思；橫坐標(biāo)的標(biāo)注是CBR(kbps)，它的意思是CBR(Constant Bit Rate)，指的是

113、固定比特速率，就是說(shuō)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生數(shù)據(jù)的方式是按照固定比特速率產(chǎn)生的；縱坐標(biāo)的標(biāo)注是Ratio(%)，就是指的分組投遞率這個(gè)性能指標(biāo)。</p><p>　　圖3-8 多次模擬的過(guò)程</p><p>　　圖3-9 分組投遞率</p><p>　　從圖中可以看出，分組投遞率隨著移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生速率的增大呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，表示分組投遞率越來(lái)越差，丟包率越來(lái)越大，網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越不可

114、靠。</p><p>　　上下起伏波動(dòng)的原因主要是Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)性。</p><p>　　3.2.2.3 結(jié)果分析和改進(jìn)的方案</p><p>　　下面，對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析，并給出改進(jìn)的方案。</p><p>　　從圖3-9中可以看出，隨著移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生速率的增大，網(wǎng)絡(luò)整體性能呈現(xiàn)越來(lái)越差的態(tài)勢(shì)，其原因很簡(jiǎn)單，就是網(wǎng)絡(luò)的通信容量是

115、有限的，隨著移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生速率的增大，網(wǎng)絡(luò)的通信量越來(lái)越接近網(wǎng)絡(luò)的通信容量了。</p><p>　　為了使消防員之間可以方便、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地傳輸語(yǔ)音、圖片和視頻等信息，并且還要保證一定的清晰度，即在一定的數(shù)據(jù)產(chǎn)生速率下，保證良好的網(wǎng)絡(luò)性能，本課題提出了一種可行的解決方法，就是要想辦法提升網(wǎng)絡(luò)的通信容量。</p><p>　　為了提升網(wǎng)絡(luò)的通信容量，本課題決定讓Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)使用兩個(gè)通信

116、信道，也就是讓各個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)使用雙信道來(lái)進(jìn)行通信。要做的主要工作就是，修改現(xiàn)有的AODV路由協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)讓其使用雙信道進(jìn)行工作。關(guān)于雙信道AODV路由協(xié)議的具體的修改內(nèi)容，將在下一章詳細(xì)介紹。</p><p>　　第四章 雙信道AODV路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)與性能分析</p><p>　　在介紹雙信道AODV路由協(xié)議之前，本文先介紹一下采用雙信道的思路。</p><p>