網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究與應(yīng)用畢業(yè)論文(已修改)
2025-05-26 12:21 本頁面
【正文】 第1章 緒論 研究背景 無線通信是經(jīng)過電磁波在空間傳播而不是借助傳統(tǒng)的有線傳輸媒介，來實(shí)現(xiàn)信息傳遞的通信方式。由于無線通信的可支持的通信終端的移動(dòng)性，因此它能夠在有線通信不能實(shí)現(xiàn)的地理?xiàng)l件的地方仍能正常使用。無線收發(fā)設(shè)備成本低、體積小的優(yōu)點(diǎn)，因此它被發(fā)現(xiàn)到目前為止已經(jīng)有了很大的發(fā)展。無線通信系統(tǒng)可以分為基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在我們生活中日常見到的例如無線局域網(wǎng)（WLAN， Wireless Local Area Networks）和蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，以及近些年流行的無線個(gè)域網(wǎng)以及藍(lán)牙技術(shù)等，這些通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)需要提前建立一個(gè)良好的基礎(chǔ)設(shè)施的支持，屬于基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。在許多無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展的同時(shí)，無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)作為一種新的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正在成為關(guān)注的焦點(diǎn)之一。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)又稱為多跳無線網(wǎng)絡(luò)，， G移動(dòng)通信技術(shù)，結(jié)合成一個(gè)多跳無線網(wǎng)絡(luò)鏈接包含。無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是一種很有前途的寬帶無線接入技術(shù)，它不光能增大無線系統(tǒng)的覆蓋范圍，還能夠提高無線系統(tǒng)的帶寬容量和通信的可靠性。無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)有很大的區(qū)別，它不但作為新式的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，還是一種高速率、大容量的分布式網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是因特網(wǎng)的無線版本，能夠?qū)⑺闯墒且苿?dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)(Adhoc)和無線局域網(wǎng)(WLAN)的融合，并發(fā)揮了二者的優(yōu)勢(shì)。 研究目的及其意義在傳統(tǒng)的無線局域網(wǎng)，每個(gè)客戶端通過一個(gè)接入點(diǎn)（AP）的無線鏈路連接到接入網(wǎng)絡(luò)，用戶必須首先訪問可以互相溝通的固定接入點(diǎn)之間，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被稱為單跳網(wǎng)絡(luò)，任何無線設(shè)備在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠發(fā)送和接收信號(hào)，這些節(jié)點(diǎn)可以與一個(gè)或多個(gè)平等節(jié)點(diǎn)直接通信，這種方法也是跳更多的訪問。這樣，傳統(tǒng)的WLAN已經(jīng)可憐的低可伸縮性和健壯性的解決問題。無線網(wǎng)格技術(shù)的出現(xiàn)，代表著無線技術(shù)和大跨度，在家庭、企業(yè)、公共場(chǎng)所等在許多領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景。然而，隨著應(yīng)用的一種新型網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)想要成功的實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，最終形成一個(gè)實(shí)用、高效的網(wǎng)絡(luò)，仍有相當(dāng)多的關(guān)鍵技術(shù)需要我們來解決它。根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)分層的思想，似乎目前每一層的關(guān)鍵技術(shù)問題是：天線的物理層技術(shù)，因?yàn)槊總€(gè)節(jié)點(diǎn)需要和多個(gè)節(jié)點(diǎn)向四面八方溝通，如果您使用簡(jiǎn)單的全向天線，覆蓋的范圍是十分有限的，而且也會(huì)帶來一些干擾，從而使頻譜利用率下降，并且降低降低網(wǎng)絡(luò)能力。因此我們需要開發(fā)適合無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，新天線技術(shù)；動(dòng)態(tài)帶寬分配管理技術(shù)的寬帶無線接入設(shè)備的MAC層頻譜資源往往是有限的，因此必須充分利用信道資源，當(dāng)前研究的人們關(guān)注如何提高系統(tǒng)容量、吞吐量等。確保網(wǎng)絡(luò)能夠有效地正確的操作是一個(gè)高質(zhì)有效的路由協(xié)議的關(guān)鍵。傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的路由協(xié)議主要是固定有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)，他們不適合無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)(特定的)路由協(xié)議的研究，雖然取得了一定的成就。無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是遺傳的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性，商業(yè)模式是不同的，因此，以往開發(fā)的一些移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議是不能直接應(yīng)用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的。在理論和實(shí)踐中，通過路由協(xié)議適用于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)特性的研究和發(fā)展尤為重要。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀盡管國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界針對(duì)無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議進(jìn)行過長(zhǎng)期較多的討論研究，但截至目前，對(duì)無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議還沒有提出正式標(biāo)準(zhǔn)。然而，根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外一些無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究過程的分析可以發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議采用同樣的模式的研究過程，也就是說，首先，分析更成熟更經(jīng)典路由協(xié)議在移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)，然后結(jié)合無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)本身的特點(diǎn)來選擇改進(jìn)的協(xié)議的一個(gè)角。最后，我們得到了無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議。路由判據(jù)的路由策略是無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究和開發(fā)，是一個(gè)高性能的基礎(chǔ)的路由協(xié)議。因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)無線路由協(xié)議時(shí)，要考慮下面的幾個(gè)因素：(l)路由的健壯性。對(duì)于任何網(wǎng)絡(luò)路徑測(cè)量不確定性的表現(xiàn)不好，變化往往會(huì)導(dǎo)致大量的路由更新，和路由協(xié)議在路由更新頻繁的情況下不能形成一個(gè)一致的，并可能損害正常的網(wǎng)絡(luò)操作。捕獲的路徑路由策略類型是確定的路徑度量的魯棒性的主要因素，這取決于知覺負(fù)載和特定類型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。(2)確保擁有最好性能的路徑的權(quán)重最小。設(shè)計(jì)路由判據(jù)可以捕獲一些參數(shù)影響網(wǎng)絡(luò)路由的性能，確保無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是有效利用資源，這些參數(shù)主要是鏈接能力，路徑的長(zhǎng)度，干擾，和丟包率等。(3)確保無路由環(huán)路。判斷路由中是否會(huì)存在路由環(huán)路可以經(jīng)過保序性。(4)能夠找到有效的算法用來計(jì)算出最小代價(jià)的路徑。是否會(huì)有一個(gè)路由環(huán)是由保序順序確定，和路由度量的有效算法必須具備的條件。對(duì)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議算法國(guó)內(nèi)外的研究主要有以下幾點(diǎn)：①基于跳數(shù)協(xié)議的路由協(xié)議的路由算法：跳算法廣泛應(yīng)用于當(dāng)前的路由協(xié)議（如DSR，AODV，基于DSDV，TORA），它具有保序性可以避免路由環(huán)路的現(xiàn)象。JoshBroch等人在非常類似的模擬環(huán)境中，模擬和對(duì)比了DSDV，AODv、DSR和TORA四種路由協(xié)議的性能。他們的結(jié)論是，停頓的時(shí)間較長(zhǎng)，DSDV協(xié)議傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù)包，但與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)增加DSDV協(xié)議融合率越來越糟。而且DSDV協(xié)議的操作具備一定的可預(yù)測(cè)性。第四種路由協(xié)議是最糟糕的，該協(xié)議的性能處理越來越多的數(shù)據(jù)來源和產(chǎn)生許多路由控制包，所以網(wǎng)絡(luò)不能夠適應(yīng)并導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失很多。DSR協(xié)議的各種移動(dòng)操作速度很好，數(shù)據(jù)包交付率通常在95%以上，因?yàn)镈SR協(xié)議使用源路由，所以DSR協(xié)議增加數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度。在各種情況下，AODV和DSR相比，該協(xié)議大大降低了數(shù)據(jù)包的的字節(jié)數(shù)，同時(shí)可以達(dá)到一樣的效果。但比DSR協(xié)議AODV協(xié)議派遣更多的路由控制
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