【正文】 功能。對于很多應用場合來說傳感器網(wǎng)絡只能使用無線通信技術(shù)，并且傳感器的發(fā)射功率很小。分散的傳感器通過無線自組網(wǎng)技術(shù)組成一個網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)傳感器之間和與控制中心之間的通信。 （ 3）個人通信：個人局域網(wǎng) (Personal Area Network,PAN)是無線自組網(wǎng)技術(shù)的又一應用領域，用于實現(xiàn) PDA、手機、掌上電腦等個人電子通信設備之間的通信，并可以構(gòu)建虛擬教室和討論組等嶄新的移動對等 (Mobile PeerToPeer)應用。 （ 4）移動會議：在室外臨時環(huán)境中，工作團體的所有成員可以通過無線自組網(wǎng)方式 組成一個臨時網(wǎng)絡來協(xié)同完成一項大的任務，或協(xié)同完成某個計算任務。在室內(nèi)辦公環(huán)境中，辦公人員攜帶的包含無線自組網(wǎng)收藏器的 PDA 可以通過無線方式自動從臺式機上下載電子郵件，更新工作日程表等。 （ 5）其他應用：可應用于緊急和突發(fā)場合，如在發(fā)生了地震、水災、火災或遭受其它災難后，固定的通信網(wǎng)絡設施無法正常工作的情況下組建無線自組網(wǎng)。還可與蜂窩移動通信系統(tǒng)等現(xiàn)有移動通信系統(tǒng)相結(jié)合，利用移動的多跳轉(zhuǎn)發(fā)能力來擴展現(xiàn)有蜂窩移動通信系統(tǒng)的覆蓋范圍等。 無線自組網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) 參照 OSI/RM，無線自組網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)如圖 所示 [2]。 第 1章 引言 3 圖 無線自組網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) 下面介紹各層的基本情況： （ 1）物理層：物理層包括射頻 (RF)電路、調(diào)制和信道編碼系統(tǒng)。 、藍牙 (Bluetooth)和超寬帶 (LJwB:ultrawideband)等規(guī)范都是具體的物理層協(xié)議。 （ 2）數(shù)據(jù)鏈路層 :：數(shù)據(jù)鏈路層負責在不可靠的無線鏈路上建立可靠和安全的邏輯鏈路。其分為邏輯鏈路控制子層 (LLC)和媒介訪問子層 (MAC)。以 為例，其 LLC子層負責無線鏈路差錯控制、流量控制、將網(wǎng)絡層的分組組幀以及重傳 等，而 MAC 子層負責節(jié)點對無線媒介訪問的控制和幀的加解密操作等。 （ 3）網(wǎng)絡層：網(wǎng)絡層負責分組的路由，建立網(wǎng)絡服務類型以及在傳輸與鏈路層之間傳輸分組?？紤]到無線自網(wǎng)的動態(tài)性，網(wǎng)絡層需要負責分組的重新路由和移動管理等。無線自組網(wǎng)在網(wǎng)絡層的一個重要問題是路由協(xié)議。 （ 4）傳輸層：傳輸層負責提供端到端的可靠數(shù)據(jù)傳輸服務。然而，由于無線鏈路的不穩(wěn)定，傳統(tǒng)的有線網(wǎng)傳輸層協(xié)議，在無線環(huán)境下性能下降明顯，所以必須改進。 （ 5）應用層：無線自組網(wǎng)的應用層指定的是各種各樣類型的業(yè)務。在實際實施的時候，可以采用各種各樣的應用層 協(xié)議和標準，比如 WAP(無線應用協(xié)議 )協(xié)議等。 文章研究內(nèi)容 查閱 Ad Hoc 路由協(xié)議文獻，了解典型多路徑路由協(xié)議工作原理，并了解其優(yōu)缺點； 深刻理解 AOMDV 協(xié)議的實現(xiàn)過程和所需條件； 通過 NS2 仿真實現(xiàn) AOMDV 協(xié)議； 電子科技大學成都學院課程設計論文 4 本文研究的 應用 Ad Hoc 網(wǎng)絡的許多特點使它能應用于民用和軍事等領域。首先網(wǎng)絡的自組性為網(wǎng)絡快速部署提供了可能。其次，網(wǎng)絡多跳轉(zhuǎn)發(fā)的特點可以在不降低網(wǎng)絡覆蓋范圍的條件下減少每個終端的發(fā)射功率，從而為移動終端的小型化、低功耗提供了可能。從無線信道共享的角度來看， Ad Hoc 網(wǎng)絡降低了信號沖突的概率，提高了信道利用率。另外，網(wǎng)絡的抗毀性、魯棒性滿足了某些特定應用的需求。 目前， Ad Hoc 網(wǎng)絡主要應用場合包括： ●軍事應用 ●緊急和突發(fā)場合 ●偏遠野外山區(qū) ●移動會議和臨時場合 ●個人通信和網(wǎng)絡 ●商業(yè)應用 第 2章 Adhoc網(wǎng)絡的路由協(xié)議分類 5 第 2 章 Adhoc 網(wǎng)絡的路由協(xié)議分類 由于 Ad hoc 網(wǎng)絡的無線多跳轉(zhuǎn)發(fā)、移動、帶寬以及能量受限等特點，如何設計良好的路由策略是建立 Ad Hoc 網(wǎng)絡的關鍵問題。目前 MANET WG 已經(jīng)提出了許多協(xié)議草案，如DSR、 AODV、 ToRA、 ZRP 等。此外，國內(nèi)外研究人和機構(gòu)也發(fā)表了許多關于 Ad Hoc 網(wǎng)絡路由協(xié)議的學術(shù)論文，比如 DSDV、 WRP、 QAODV、 FSR、 LANMAR、 EAODV 等。這些路由協(xié)議根據(jù)路由建立的方和時間可以分為表驅(qū)動路由策略 (TableDrive)和按需路由策略 (OnDemand)兩大類，如圖 所示 圖 Ad hoc 路由協(xié)議分類 表驅(qū)動路由協(xié)議 表驅(qū)動路由協(xié)議的路由發(fā)現(xiàn)策略與傳統(tǒng)的路由協(xié)議類似，各移動節(jié)點通過周期性地廣播路由信 息分組來交換路由信息、主動發(fā)現(xiàn)路由。同時，節(jié)點必須維護到達網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點的路由。它的優(yōu)點是當節(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù)分組時可以快速得到準確的路由信息，所需要的延時??；缺點是需要大量的控制分組來盡可能保證路由的更新能夠即時反應當前拓撲結(jié)構(gòu)的變化，花費開銷較大；而且，動態(tài)變化的拓撲結(jié)構(gòu)可能使得這些路由更新變成過時的信息，路由協(xié)議將一直處于不收斂狀態(tài) ,不適合應用于無線網(wǎng)絡。 在早期的自組網(wǎng)路由協(xié)議的研究中，主要思路是修改有線網(wǎng)絡的路由協(xié)議用以適應在自組網(wǎng)環(huán)境中運行。這些路由協(xié)議大部分屬于表驅(qū)動路由協(xié)議。下面將介紹幾種典型的表驅(qū)動路由協(xié)議。 Ad Hoc 路由協(xié)議 表驅(qū)動路由 按需路由協(xié)議 DSDV WRP DSR AODV TORA ZRP 電子科技大學成都學院課程設計論文 6 DSDV(Destination Distance Sequence Vector)是一種基于 Bellman Ford 算法的主動路由協(xié)議。它被認為是最早的 Ad Hoc 網(wǎng)絡路由協(xié)議。 DSDV 是一種無環(huán)路矢量距離路由 AODV 也是一種典型的按需路由協(xié)議。 AODV 實質(zhì)上就是 DSR和 DSDV 的綜合，它借用了DSR 中路由發(fā)現(xiàn)和路由維護的基礎程序，及 DSDV 的逐跳 (H 叩一 byHoP)路由、順序編號和路由維護階段的周期更新機制，以 DSDV 為基礎，結(jié)合 DSR 中的按需路由思想并加以改進。 AODV 包括 3種基本的路由控制分組 :路由請求分組 (RREQ)、路由應答分組 (RREP)、路由出錯分組 (RERR)。另外， AODV 還包括鄰節(jié)點探測分組 (HELLO)。其中， RREQ 包含的主要信息有源節(jié)點 IP 地址、源節(jié)點序列號、廣播 D、目的節(jié)點正地址、目的節(jié)點序列號和源節(jié)點到當前接收到 RREQ的節(jié)點的跳數(shù) :RREP包含的主要信息有源節(jié)點到目的節(jié)點的跳數(shù)、目的節(jié)點 IP 地址、目的節(jié)點序列號、源節(jié)點 IP地址、路由生存時間 。RERR 包含的主要信息有不可達的節(jié)點個數(shù)、不可達的目的節(jié)點正地址、不可達的目的節(jié)點序列號。 AODV 由路由建立 和路由維護兩個過程組成。 AODV 也是一種典型的按需路由協(xié)議。 AODV 實質(zhì)上就是 DSR和 DSDV 的綜合，它借用了DSR 中路由發(fā)現(xiàn)和路由維護的基礎程序，及 DSDV 的逐跳 (H 叩一 byHoP)路由、順序編號和路由維護階段的周期更新機制，以 DSDV 為基礎，結(jié)合 DSR 中的按需路由思想并加以改進。 AODV 包括 3 種基本的路由控制分組 :路由請求分組 (RREQ)、路由應答分組 RREP)、路由出錯分組 (RERR)。另外， AODV 還包括鄰節(jié)點探測分組 (HELLO)。其中， RREQ 包含的主要信息有源節(jié)點 IP 地址、源節(jié)點序列號、廣 播 D、目的節(jié)點正地址、目的節(jié)點序列號和源節(jié)點到當前接收到 RREQ 的節(jié)點的跳數(shù) :RREP 包含的主要信息有源節(jié)點到目的節(jié)點的跳 第 2章 Adhoc網(wǎng)絡的路由協(xié)議分類 7 單路徑和多路徑 傳統(tǒng) Ad Hoc 網(wǎng)絡單路徑路由 Ad Hoc 移動網(wǎng)絡中單路徑路由主要分成基于表驅(qū)動的被動路由168。 ,2j(如DSDV(DestinationSe． quencedDistanceVectorRouting)) 和按需主動路由協(xié)議168。 ( 如DSR(DynamicSourceRouting)J， AODV(AdHocOnDemandDistanceVectorRouting))兩種。被動路由跟傳統(tǒng) Intemet 網(wǎng)絡中的距離矢 量算法類似，都是通過節(jié)點周期性交換路由表來實現(xiàn)的，只需稍做修改便可用于AdHoc 移動網(wǎng)絡。主動路由一般都基于按需路由方式，通過泛洪廣播實現(xiàn)，主要分為路由發(fā)現(xiàn) (RD： RouteDiscovery)和路由維護 (RM： RouteMaintenance)兩個階段。 DSDV 協(xié)議 DSDV 協(xié)議是一種基于 BellmanFord 路由機制的，表馭動路由協(xié)議，是為移動 AdHoc 網(wǎng)絡制定的。最早的路由協(xié)議之一。每個節(jié)點都維護一張路由表，節(jié)點通過與目的節(jié)點相關的序列號 判斷路由的新舊，并依此避免路由環(huán)路的產(chǎn)生。每個節(jié)點周期性的將自己的路由表廣播給其鄰節(jié)點，其鄰節(jié)點根據(jù)收到的路由表來更改自己的路由表。 DSR協(xié)議動態(tài)資源路由協(xié)議 DSRl3是用于移動節(jié)點多跳無線 AdHoc網(wǎng)絡的簡單和有效的主動路由協(xié)議。使用 DSR 時，網(wǎng)絡是自組織和自配置的，要求無既定的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和管理。 DSR 協(xié)議有兩個主要的機制路由發(fā)現(xiàn)和路由維護一起工作，以實現(xiàn) AdHoc 網(wǎng)絡中源路由的發(fā)現(xiàn)和維護。 路由發(fā)現(xiàn)。路由發(fā)現(xiàn)階段主要由路由請求和路由響應兩個階段組成。只有當源節(jié)點s試圖向目的節(jié)點 D發(fā)送數(shù)據(jù)，并且尚不知道 S和 D之間的路由時，啟動路由發(fā)現(xiàn)機制。具體包括 RREQ(Routerequest)分組．對各節(jié)點對 RREQ 分組的處理，對信宿的路由回答RREP(Routereply)。 路由維護。如果網(wǎng)絡拓撲發(fā)生改變比如說鏈路中斷導致 S 和 D 之間的路由無法再使用，此時啟動路由維護十 JL 制。 DSR 協(xié)議通過 MAC 層檢測到鏈路斷開，節(jié)點將“路由錯誤分組” RREQ 到發(fā)送信源，信源節(jié)點將刪除該路由，重新進行路由發(fā)現(xiàn)，稱為“逐跳 MAC確認”的網(wǎng)絡。此外還有“逐跳 MAC 不確認”的網(wǎng)絡和利用“端到端確認”的路由維護。DSR 不使用任何定期路由 廣告、鏈路狀態(tài)感應、或者是鄰居檢測數(shù)據(jù)包，也不會依賴網(wǎng)絡的下一層得到這些功能。 DSR 使用外部“源路由”，即當要發(fā)一個數(shù)據(jù)包時，該數(shù)據(jù)包所需要經(jīng)過的所有節(jié)點序列均包含在該數(shù)據(jù)包的包頭中。 電子科技大學成都學院課程設計論文 8 AODV 協(xié)議。 AODV 路由協(xié)議是由 DSDV 改進得到的，與 DSDV 不同，它是按需路由協(xié)議。 AODV 采用逐跳轉(zhuǎn)發(fā)。報文的方式。另外 AODV 還支持組播路由和支持 QoS，其缺點是不支持單向信道，原因是路由回答報文。直接沿著路由請求的反向回到源節(jié)點。 AODV 協(xié)議由路由發(fā)現(xiàn)過程和路由維護過程組成。 單路徑評價及問題分析。單路協(xié)議的優(yōu)勢 在于它的簡單性。但是這種簡單性從根本上限制了單路協(xié)議性能的提升空間。 Ad Hoc 網(wǎng)絡中的帶寬、節(jié)點能量等資源是相當有限的。同時，在鏈路上以及在路由器處的擁塞，也是造成 Ad Hoc 網(wǎng)絡中較大延遲的主要原因。 在 Ad Hoc 網(wǎng)絡中使用單路路由協(xié)議，如果目的節(jié)點相同的數(shù)據(jù)包全部都在同一條路徑上發(fā)送，當某條鏈路擁塞或者斷開時，通過該鏈路發(fā)送的所有數(shù)據(jù)就都必須由新的路徑發(fā)送，網(wǎng)絡不能在輕載時充分利用資源，不能當網(wǎng)絡發(fā)生擁塞或者鏈路斷開時也較好地重新選擇合適路徑。在最近 Ad Hoc 路由研究中，人們提出了多路徑路由方法來 解決上述問題。 多路徑協(xié)議介紹。多路路由是指為任意一對節(jié)點同時提供多條可用的路徑，并允許節(jié)點主機 [或應用程序 )選擇如何使用這些路徑。多路路由算法為節(jié)點間提供多條路徑，并確保發(fā)往其中一條路徑的數(shù)據(jù)經(jīng)由該路徑到達目的地。多路路由網(wǎng)絡是其中的路由器執(zhí)行多路路由算法的網(wǎng)絡。從理論上證明了按需多路徑擁有較長的路徑存活時間和更可靠路由信息，而且擁有良好的性能，并能減少部分擁塞。因此近年來多路徑研究得到廣泛關注，主要分為 2 大 類 ： 多 路 徑 被 動 路 由 ( 如DSDVM(DestinationSequencedDistance． VectorRoutingMulti． path))和多路徑主動路由協(xié)議 (SMRJ7j， AOMDVJ)。如基于被動路由 DSDV 基礎上擴展 DSDVM 通過修改內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等方法獲取多路徑支持；基于主動路由 DSR 擴展的 SMR，通過修改 DSR 路由發(fā)現(xiàn)機制，并通過目的節(jié)點獲取最大不相交路徑；出了基于 AODV 協(xié)議的多路徑協(xié)議 AOMDV。 DSDVM 協(xié)議 DSDVM 是在 DSDV 基礎上擴展的多路徑路由協(xié)議。該協(xié)議通過獲取和維護多條 Quasi 最短路徑實現(xiàn)多路徑路由協(xié)議。所謂 Quasi 最短路徑是指該路徑中除第 1跳以外到目的節(jié)點距離最 短的路徑， Quasi 多路徑是指從源節(jié)點到目的節(jié)點的一系列 Quasi 最短路徑集合。最短路徑僅是 Quasi 最短路徑的特例，稱之為主路徑，其他的 Quasi 最短路徑稱之為冗余路徑， DSDVM通過在源節(jié)點把數(shù)據(jù)分布在 Quasi多條路徑上來實現(xiàn)負載平衡。DSDVM 與 DSDV 不同之處在于內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和多路徑計算。 第 2章 Adhoc網(wǎng)絡的路由協(xié)議分類 9 內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 DSDVM 跟 DSDV 類似，都是通過周期性跟相鄰活動節(jié)點交換路由信息更新路由表，所不同的是內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 DSDVM 每個節(jié)點的路由表中都包含如下的路由信息：目的節(jié)點地址，下跳地址 (主路徑的下跳地址 )，主路徑到達目的節(jié)點的跳數(shù)