【導(dǎo)讀】dqpoo囚得VODn登orzB嶸甲扮獄班翠。WdZ工E匕DI22E匕上d土IOI/1. nHIn仁“21上人OkErECINOHICZCI〔的CE甘WDiECHHoroe人OLCHIHV. 秦體堪士畝體%ll日im審士封拜丫素。得苯籍革日湘—萬(wàn)00牙牙搖不懸狠日湘5008'e. 巾惶票不*體泌Rl1啞干殺那權(quán)蟀。卿悍戶悍，6’當(dāng)潭。yqpoc囚汾VODA姿OI'2IS嶸甲}沙獄班輩。無(wú)線移動(dòng)自組織網(wǎng)是以。技術(shù)為基礎(chǔ)的互聯(lián)的無(wú)線電臺(tái)、計(jì)算機(jī)硬件和。軟件的集合，主要用于滿足應(yīng)急通信和軍用移動(dòng)通信需求。自組織網(wǎng)要求的路由協(xié)議的目標(biāo)是快速、準(zhǔn)確、高效、可擴(kuò)展性好?；跓o(wú)線移動(dòng)自組織網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在源發(fā)起按需路由協(xié)議中選用。由協(xié)議作為網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，分析研究。協(xié)議本地修復(fù)算法的特點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行。改進(jìn)，形成了改進(jìn)的。報(bào)文的泛洪進(jìn)行控制。網(wǎng)絡(luò)，完成了整個(gè)協(xié)議在。路由協(xié)議在分級(jí)網(wǎng)絡(luò)中的分級(jí)通信設(shè)計(jì)、與。系統(tǒng)仿真工具搭建了無(wú)線移動(dòng)自組織網(wǎng)的仿真平臺(tái)，通過(guò)仿。路由協(xié)議的尋路過(guò)程的性能和基于跨層設(shè)計(jì)思想的泛洪優(yōu)化之后。路由協(xié)議仿真模塊在分級(jí)網(wǎng)絡(luò)中的正確運(yùn)行。

　　

【正文】 .................................................................................. 64 表 56 路由表存儲(chǔ)格式 ......................................................................................................... 64 表 57 OLSR 路由協(xié)議分組封裝格式 ................................................................................. 64 表 58 OLSR 協(xié)議基本分組封裝格式 ................................................................................. 65 表 59 Hello 分組封裝格式 ................................................................................................... 66 表 510 TC 分組封裝格式 ................................................................................................... 66 表 511 DATA 分組封裝格式 ............................................................................................. 67 IX 縮略詞表 在論文中用到的主要英文縮寫(xiě)及其全稱列表如下： AODV Ad hoc OnDemand Distance Vector 自組網(wǎng)按需距離矢量路由協(xié)議 CGSR cluster head gateway switch routing 簇首網(wǎng)關(guān)交換協(xié)議 DSDV destination sequenced distance vector routing 目的節(jié)點(diǎn)編號(hào)距離向量路由協(xié) 議 DSR Dynamic Source Routing 動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議 MANET Mobile Ad hoc Network 移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò) OLSR optimized link state routing 優(yōu)化鏈路狀態(tài)路由協(xié)議 TORA temporally ordered routing algorithm 臨時(shí)序列路由算法 WRP Wireless Routing Protocol 無(wú)線路由協(xié)議 1 第一章 引 言 研究背景 隨著人們對(duì)擺脫有線網(wǎng)絡(luò)束縛、隨時(shí)隨地可以進(jìn)行通信的渴望，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)在近幾年得到了迅速的發(fā)展，它可以允許移動(dòng)用戶采用更加靈活方便的方式接 入網(wǎng)絡(luò)，人們可以通過(guò)配有無(wú)線接口的便攜計(jì)算機(jī)或個(gè)人數(shù)字助理來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)中 的通信。目前，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)根據(jù)其結(jié)構(gòu)分為有中心網(wǎng)絡(luò)（ Infrastructured Network ）和 無(wú)中心網(wǎng)絡(luò)（ Infrastructureless Network ，又稱 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)）。 在有中心網(wǎng)絡(luò)中，在無(wú)線覆蓋范圍內(nèi)，移動(dòng)主機(jī)與基站（固定有線網(wǎng)關(guān)）進(jìn) 行通信，并可在通信過(guò)程中移動(dòng)。當(dāng)移動(dòng)主機(jī)離開(kāi)原基站的無(wú)線覆蓋范圍后，它 可與另一個(gè)基站建立連接并通過(guò)該基站繼續(xù)進(jìn)行通信。在這種組網(wǎng)和通信方式中， 基站位置是固定 不動(dòng)的，如現(xiàn)在很流行的 GSM/GPRS 和 CDMA 等系統(tǒng)。這種模 式可以有效的利用現(xiàn)成的基站等基礎(chǔ)設(shè)施，在基站的覆蓋范圍內(nèi)可以方便的實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)的通信。但這種方式存在的主要問(wèn)題是移動(dòng)用戶在基站間切換的問(wèn)題，這要 求用戶在切換的同時(shí)，不能有明顯的延遲和數(shù)據(jù)丟失。這種模式的另一個(gè)問(wèn)題是 它利用了蜂窩移動(dòng)通信的基站等基礎(chǔ)設(shè)施，雖然帶來(lái)了方便，但也限制了它實(shí)現(xiàn) 有效通信的范圍僅僅只能夠在其覆蓋范圍之內(nèi)。 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的另一種組織方法。 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)境下分組無(wú)線網(wǎng)數(shù)據(jù)通信項(xiàng)目，該項(xiàng)目由 DARPA 資助。其 后 ， 又 在 1983 年 和 1994 年 進(jìn) 行 了 抗 毀 可 適 應(yīng) 網(wǎng) 絡(luò) SURAN(Survivable Adaptive Network) 和 全 球 移 動(dòng) 信 息 系 統(tǒng) Glo Mo(Global Information System) 項(xiàng)目的研究。在 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)中，沒(méi)有專用的固定 的基站，網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點(diǎn)都相當(dāng)于一個(gè)移動(dòng)的路由器，這些節(jié)點(diǎn)作為同等實(shí)體 相互連接，實(shí)現(xiàn)信息包的轉(zhuǎn)發(fā)，它們都參與路由的發(fā)現(xiàn)和維護(hù)過(guò)程。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某 些節(jié)點(diǎn)或鏈路發(fā)生故障，其他節(jié)點(diǎn)還可以通過(guò)相關(guān)技術(shù)繼續(xù)通信。 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)由 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)自己自由組合，不依賴于有線設(shè)備，因此具有較強(qiáng)的自組性，很適合戰(zhàn) 場(chǎng)的惡劣通信環(huán)境。 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)建立簡(jiǎn)單、具有很高的機(jī)動(dòng)性。在民用領(lǐng)域， Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)可以用于災(zāi)難救助。在發(fā)生洪水、地震后，有線通信設(shè)施很可能因遭受破壞 2 而無(wú)法使用。 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)可以快速地建立應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，保證救援工作順利進(jìn)行， 完成緊急通信需求任務(wù)。 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)可以用于偏遠(yuǎn)或不發(fā)達(dá)地區(qū)通信。在這些地 區(qū)，由于造價(jià)、地理環(huán)境等原因往往沒(méi)有有線通信設(shè)施， Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)可以解決這 些環(huán)境中的通信問(wèn)題。 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)還可以用于臨時(shí)的通信需求，如商務(wù)會(huì)議中需 要參會(huì)人員之間互相通信交流，在現(xiàn)在的有線通信系統(tǒng)不能滿足通信需求的情況 下，可以通過(guò) Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成通信任務(wù)。本文介紹的就是 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于無(wú) 線移動(dòng)自組織網(wǎng)。 數(shù)據(jù)通信已逐漸成為無(wú)線通信的主流業(yè)務(wù)。隨著無(wú)線接入技術(shù)的發(fā)展 ，新的 無(wú)線通信協(xié)議的制定，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能提供給接入節(jié)點(diǎn)更高的帶寬和更優(yōu)秀的通信質(zhì) 量。以無(wú)線路由技術(shù)、無(wú)線互聯(lián)技術(shù)為支撐的無(wú)線移動(dòng)自組織網(wǎng)可以在有線網(wǎng)絡(luò) 來(lái)不及鋪開(kāi)，或不便鋪開(kāi)的區(qū)域快速組網(wǎng)，靈活移動(dòng)。無(wú)線路由和互聯(lián)技術(shù)將為 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和管理提供保障。 研究的目的和主要任務(wù) 無(wú)線移動(dòng)自組織網(wǎng)中，無(wú)線通信技術(shù)作為其中重要技術(shù)之一，已經(jīng)不滿足于 僅僅使用話音通信，數(shù)據(jù)通信已逐漸成為無(wú)線通信的主流業(yè)務(wù)。隨著要求無(wú)線接 入、傳輸數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)種類和數(shù)量急劇增加，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜，面臨很多 難點(diǎn)。無(wú)線路由器能更好地解決網(wǎng)絡(luò)接入的控制，更快、更容易實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)、路由 和廣播隔離，并大大提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入的安全性和通信效率。無(wú)線路由器已成為 備受關(guān)注的重要無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。對(duì)無(wú)線組網(wǎng)環(huán)境下的路由技術(shù)的研究也成為無(wú)線 通信領(lǐng)域的迫切需要。 Ad hoc 網(wǎng)采用無(wú)需中繼，直接通信技術(shù)，不存在一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 中心控制點(diǎn)，具有很強(qiáng)的魯棒性和抗毀性，可以預(yù)計(jì)采用 Ad hoc 網(wǎng)的無(wú)線路由技 術(shù)將在無(wú)線移動(dòng)自組織網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。 為了更好的適應(yīng)現(xiàn)代無(wú)線通信環(huán)境，滿足不斷提高的無(wú)線通信業(yè)務(wù)的要求， 本課題主要對(duì) 以下方面進(jìn)行了研究。 對(duì)無(wú)線移動(dòng)自組織網(wǎng)的路由協(xié)議進(jìn)行了研究，詳細(xì)領(lǐng)會(huì)了無(wú)線移動(dòng)自組織網(wǎng)的 定義、主要功能、當(dāng)前面臨的主要技術(shù)問(wèn)題和與之相適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議要達(dá) 到的主要目標(biāo)。 廣泛參考并比較多種 Ad hoc 路由協(xié)議算法，選取 AODV 路由協(xié)議作為無(wú)線移 動(dòng)自組織網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議，對(duì) AODV 路由協(xié)議算法進(jìn)行了有關(guān)路由本地 3 修復(fù)算法方面的改進(jìn)。 對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中的跨層設(shè)計(jì)方法作了介紹，針對(duì) AODV 路由協(xié)議的 RREQ 泛洪 尋路過(guò)程，提出了一種基于跨層設(shè)計(jì)的 AODV 路由協(xié)議改進(jìn)的尋路算法。 結(jié)合項(xiàng)目工作，對(duì)項(xiàng)目計(jì)劃建立的分級(jí)網(wǎng)絡(luò)體系進(jìn)行設(shè)計(jì)和規(guī)劃，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)文 檔，對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、一?jí)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和二級(jí)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的仿真模塊、節(jié)點(diǎn)漫游等操作 進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。完成一級(jí)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和二級(jí)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的 OLSR 路由模塊的代碼設(shè) 計(jì)、調(diào)試、仿真。并且完成了與 IPv6 模塊的協(xié)同工作部分和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)文和 OLSR 協(xié)議報(bào)文的隔離機(jī)制的建立。 論文章節(jié)安排 本文主要對(duì) Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議進(jìn)行研究，并且在兩種不同類型的路由 協(xié)議中分別選取一個(gè)有代表性的路由協(xié)議進(jìn)行具體研究。第一章首先介紹了研究 背景、目的及主要任務(wù)。第二章闡述了無(wú)線移動(dòng)自組織網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)背景，并詳細(xì)描 述了無(wú)線移動(dòng)自組織網(wǎng)的各種路由協(xié)議及其特點(diǎn)。第三章在源發(fā)起路由協(xié)議中選 取 AODV 路由協(xié)議作為研究對(duì)象，主要內(nèi)容集中在 AODV 路由協(xié)議本地修復(fù)算法 的研究，對(duì) AODV 路由協(xié)議的本地修復(fù)過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)仿真數(shù)據(jù)來(lái)分析改進(jìn) 的效果。第四章針對(duì) AODV 路由協(xié)議的尋路過(guò)程，提出了一種基于跨 層的路由優(yōu) 化策略，通過(guò)仿真數(shù)據(jù)來(lái)分析改進(jìn)的效果。第五章在表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議中選取 OLSR 路由協(xié)議作為研究對(duì)象，描述了項(xiàng)目計(jì)劃建立的分級(jí)網(wǎng)絡(luò)體系，提出需要解決的 主要技術(shù)難點(diǎn)，給出初步解決方案，并詳細(xì)描述了 OLSR 路由模塊的工作流程和 代碼體系結(jié)構(gòu)以及與 IPv6 模塊的協(xié)同工作部分和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)文和 OLSR 協(xié)議報(bào)文 的隔離機(jī)制，建立了多個(gè)仿真場(chǎng)景通過(guò)仿真數(shù)據(jù)來(lái)分析了分級(jí) OLSR 路由協(xié)議的 性能特點(diǎn)。第六章對(duì)本文所做的工作進(jìn)行一個(gè)全面的總結(jié)。文章的最后是本文所 引用的參考文獻(xiàn)和附錄。 4 第二章 無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議 Ad hoc 路由協(xié)議綜述 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)是由無(wú)線移動(dòng)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的自組織網(wǎng)絡(luò)，沒(méi)有基站、路由器那樣的 靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所有節(jié)點(diǎn)都可以隨機(jī)地、自由地移動(dòng)，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是動(dòng)態(tài)變 化的在 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)中只有相鄰節(jié)點(diǎn)之間才能進(jìn)行通信，若兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離超 出傳輸范圍時(shí) ( 一般為 150 ～ 300m) ，那么必須通過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)以“多跳” 的方式來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)信息，因此 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵問(wèn)題之一是設(shè)計(jì)有效的、自適應(yīng)的路 由協(xié)議 [1] ，保證任意兩個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓院笕阅軐?shí)現(xiàn)通信。 傳統(tǒng)的路由算法主要基于距離矢量 (distancevector) 或鏈路狀態(tài) (linkstate) 。在 距離矢量路由中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)維持所有可能到達(dá)節(jié)點(diǎn)的距離矢量表，并向周?chē)?jié)點(diǎn) 周期性地廣播自己的路由表，同時(shí)根據(jù)相鄰路由表接收到的值來(lái)計(jì)算自身路由表 的更新值，通過(guò)比較到每一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)的距離，路由器可以確定將哪個(gè)節(jié)點(diǎn)作為 它的“下一跳 (nexthop) ”，以便于具有最短路徑；在鏈路狀態(tài)路由中，每個(gè)路由 表維持一個(gè)完整的全網(wǎng)拓?fù)鋱D，每個(gè)節(jié)點(diǎn)管理到相鄰節(jié)點(diǎn)鏈路的損耗，并周期性 地廣播更新的鏈路信息根據(jù)每一條鏈路的信息，每個(gè)節(jié)點(diǎn)路由表計(jì)算到所有可能 的目的端的最短路徑。由于這兩種路由算法所消耗的 CPU 時(shí)間負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)帶寬都 比較大，因此不能直接應(yīng)用于 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)。 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)使用電池供電，節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)線干擾嚴(yán)重限制了網(wǎng) 絡(luò)吞吐量，節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性難以管理，因此在路由算法的設(shè)計(jì)中需要著力于減少能 量消耗、減小延遲、提高吞 吐量等問(wèn)題。 現(xiàn)存 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議 現(xiàn)存 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議 [1] 可以分為兩類：表驅(qū)動(dòng) (tabledriven) 和源發(fā)起按需 (sourceinitiatedondemandrouting) 。 表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議 表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議 (tabledriven) 是有線網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議向 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)移植的。網(wǎng)絡(luò) 中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)維持一個(gè)或多個(gè)表格來(lái)存儲(chǔ)其它節(jié)點(diǎn)的路由信息，通過(guò)廣播更新信 5 息來(lái)保持路由表信息與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓g的一致性典型的表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議包 括： DSDV(