【正文】 法也成為路由協(xié)議的一個(gè)重要功能。由于旗艦要指揮協(xié)調(diào)整個(gè)艦隊(duì)的運(yùn)行與工作，而各僚艦也經(jīng)常需要把各種信息匯報(bào)給旗艦，所以旗艦相對(duì)于僚艦具有更大的通信業(yè)務(wù)量。研究艦船編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用特點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)，艦船編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)通信中存在著較為突出的負(fù)載均衡問題。所以，盡管國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對(duì)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議進(jìn)行了大量的研究，提出了很多適用的、有價(jià)值的協(xié)議和算法，但是這些協(xié)議和算法難以滿足艦船編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)的通信需求、或者說不能很好的適應(yīng)艦船編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)。本課題的研究建立在艦船編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)之上，論文針對(duì)應(yīng)用的場(chǎng)景特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種適用于艦船編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)的混合式路由協(xié)議，以滿足艦船編隊(duì)通信的需要；同時(shí)，論文分析研究了影響艦船編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)通信效率的重要問題負(fù)載均衡問題，該問題也廣泛存在于其它Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，并提出一種負(fù)載均衡算法來解決網(wǎng)絡(luò)擁塞導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)性能降低問題，同時(shí)該算法也具有廣泛的適用性。在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中，由于物理信道帶寬窄和拓?fù)渥兓l繁等因素的影響，路由協(xié)議相比有線網(wǎng)絡(luò)中有很大的不同，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議的設(shè)計(jì)面臨很大的挑戰(zhàn)。艦船編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)中，艦船之間的通信大部分在水面上進(jìn)行，離陸地較遠(yuǎn)而無法應(yīng)用地面上已有的通信基礎(chǔ)設(shè)施，所以在每次完成任務(wù)時(shí)，需要在艦船之間建立一個(gè)臨時(shí)的分布式網(wǎng)絡(luò)，以滿足編隊(duì)艦船之間的通信需要。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)具有鋪設(shè)簡(jiǎn)單、魯棒性強(qiáng)、不需要基礎(chǔ)設(shè)施等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在搶險(xiǎn)救災(zāi)、臨時(shí)會(huì)議、MESH網(wǎng)絡(luò)以及軍事應(yīng)用等諸多方面。 the load balance algorithm designed in the paper can solve the problem of load balance and improve the performance of the network on throughput and end to end delay to 10% and 20% separately at most. The research result of the paper will offer valuable reference to Ad Hoc network routing protocol.XXXX(Communications and Information Systems)Directed by Prof. XXXXKey words: Ad hoc network, routing protocol, topology, load balance, packet lost rate, end to end delay, network throughput.目錄摘 要 IAbstract II目錄 III圖清單 V表清單 VI第一章 緒論 1 1 1 2 4 5第二章 MANET中的路由協(xié)議 7 7 8 WRP[14]路由協(xié)議 8 DSDV[15]路由協(xié)議 9 FSR[16]路由協(xié)議 10 OLSR[17]路由協(xié)議 11 反應(yīng)式路由協(xié)議 12 DSR[18]路由協(xié)議 13[19]路由協(xié)議 14[20]路由協(xié)議 15 15[21]路由協(xié)議 16[22]路由協(xié)議 16 17 18第三章 艦船編隊(duì)無線自組織網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議設(shè)計(jì) 19 19 19 20 20 20 21 26 26 27 27 28 28 31 36第四章 負(fù)載均衡路由協(xié)議研究 37 37 37 37 38 39 41 43 43 45 49 56 56 59 61 63 65第五章 結(jié)束語 67 67 68在學(xué)期間的研究成果 69參考文獻(xiàn) 71圖清單 路由波動(dòng)問題示例圖 10 FSR路由協(xié)議“魚眼”圖 11 OLSR路由更新過程 12 DSR路由過程 14 ZRP半徑為2的路由區(qū)域 16 SHARP的區(qū)域調(diào)整示意圖 17 源節(jié)點(diǎn)反應(yīng)式路由流程 22 中間節(jié)點(diǎn)源路由流程 23 拓?fù)渥兓暗墓?jié)點(diǎn)分布 24 拓?fù)渥兓蠊?jié)點(diǎn)分布 25 拓?fù)渥兓瘯r(shí)間 26 網(wǎng)絡(luò)層與MAC層接口設(shè)計(jì) 27 MAC協(xié)議時(shí)幀圖 30 路由開銷 32 路由平均跳數(shù) 32 丟包率 33 時(shí)延 34 路由開銷 34 丟包率 時(shí)延 35 路由開銷 平均跳數(shù) 35 丟包率 時(shí)延 35 緩存數(shù)據(jù)量與節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系 44 信道負(fù)荷 44 路由建立階段的路由準(zhǔn)入 45 節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)與節(jié)點(diǎn)的負(fù)載 47 路由準(zhǔn)入示意圖 48 信道時(shí)間占用描述 49 網(wǎng)絡(luò)瓶頸節(jié)點(diǎn) 55 信道繁忙比例與RREQ丟棄概率函數(shù)關(guān)系 57 網(wǎng)絡(luò)吞吐量曲線 58 平均端到端時(shí)延曲線 59 60 基于概率與基于門限路由準(zhǔn)入的平均端到端時(shí)延圖 61 不同函數(shù)曲線對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量 62 不同函數(shù)曲線對(duì)應(yīng)的平均端到端時(shí)延 63 負(fù)載均衡的HSRP與HSRP協(xié)議吞吐量 64 負(fù)載均衡的HSRP與HSRP時(shí)延 64表清單 WRP路由表?xiàng)l目格式 9 各類路由協(xié)議比較 18 先應(yīng)式路由協(xié)議比較 18 反應(yīng)式路由協(xié)議比較 18 仿真參數(shù)設(shè)置 29 典型負(fù)載均衡路由協(xié)議 42 仿真配置 56 信道繁忙比例與路由準(zhǔn)入概率 57 仿真配置 59第一章 緒論隨著人們對(duì)移動(dòng)通信需求的增大，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)[1]技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。 introduce the mechanism of MPR to limit the broadcasting of routing control packet。本論文的研究成果對(duì)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究具有較高的參考價(jià)值。在Qualnet仿真平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了適用于艦船編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議和負(fù)載均衡算法，并對(duì)協(xié)議和算法進(jìn)行了詳細(xì)的仿真分析，驗(yàn)證了協(xié)議和算法的有效性與適用性。節(jié)點(diǎn)根據(jù)歷史負(fù)載信息和概率算法進(jìn)行路由準(zhǔn)入的判斷，完成對(duì)負(fù)載的均衡調(diào)度。在這種方法中，節(jié)點(diǎn)用物理信道的忙閑比例來表征網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載狀態(tài)，不僅對(duì)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載狀態(tài)描述準(zhǔn)確，而且不需要增加網(wǎng)絡(luò)開銷，具有很好的適用性。從而降低了協(xié)議對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的占用，提高網(wǎng)絡(luò)的性能。論文的研究工作主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：設(shè)計(jì)了一種適用于艦船編隊(duì)自組織網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議。研究生簽名： 年 月 日摘 要艦船編隊(duì)自組織網(wǎng)絡(luò)是Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的典型應(yīng)用之一，具有拓?fù)湟?guī)律性變化、業(yè)務(wù)流量分布不均衡、特殊的物理信道等不同于一般Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使一般的路由協(xié)議很難適應(yīng)艦船編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需要。對(duì)本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。解 放 軍 理 工 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文學(xué)科門類：工 學(xué) 單位代碼：90006中圖分類號(hào)：TP915 密 級(jí)：公 開碩士研究生學(xué)位論文艦船編隊(duì)無線自組織網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究一級(jí)學(xué)科： 信息與通信工程學(xué)科專業(yè)： 通信與信息系統(tǒng) 研究方向：寬帶網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)二零零九年三月解放軍理工大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含任何他人創(chuàng)作的、已公開發(fā)表或者沒有公開發(fā)表的作品的內(nèi)容。本學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。本論文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，以艦船編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用為背景，設(shè)計(jì)了一個(gè)混合式的路由協(xié)議，并針對(duì)艦船編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)的突出的負(fù)載均衡問題進(jìn)行深入的研究，提出了一種負(fù)載均衡算法。協(xié)議采取了拓?fù)渥兓兄吐酚删彺姹３植呗蕴岣呗酚少|(zhì)量；引入了多點(diǎn)中繼機(jī)制限制路由控制分組的廣播；融合跨層設(shè)計(jì)思想減小路由開銷。設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單高效的負(fù)載感知方法。設(shè)計(jì)了一種基于歷史信息和概率路由準(zhǔn)入的負(fù)載調(diào)度算法。算法具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)的特點(diǎn)，在沒有增加任何網(wǎng)絡(luò)開銷的基礎(chǔ)上，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載進(jìn)行動(dòng)態(tài)準(zhǔn)確的調(diào)度，且算法對(duì)各種反應(yīng)式路由協(xié)議都具有很好的適應(yīng)性。在Qualnet仿真平臺(tái)上對(duì)協(xié)議和算法的仿真表明，論文所設(shè)計(jì)的路由協(xié)議能夠很好的適應(yīng)艦船編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，較好的滿足應(yīng)用需要，相比于主流的DSR和ZRP協(xié)議，艦船編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議在丟包率、時(shí)延和路由開銷等方面均具有明顯的優(yōu)勢(shì)；論文所設(shè)計(jì)的負(fù)載均衡算法能夠很好的解決艦船編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡問題，在網(wǎng)絡(luò)吞吐量和時(shí)延等方面提升網(wǎng)絡(luò)的性能，性能提升最大分別達(dá)到10%和20%。關(guān)鍵詞：Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)；路由協(xié)議；拓?fù)?；?fù)載均衡；丟包率；時(shí)延；吞吐量；AbstractThe fleet group selforganizing network is a typical application of Ad Hoc networks technology. The application has some specific characteristics such as topology changing regularly、traffic flow distribution unbalanced、special physical channel and so on. These characteristics make the general routing protocol be very difficult to meet the needs of the application. In this paper, on the basis of existing research, we design a hybrid routing protocol and conduct indepth research on the prominent problem in the fleet group selforganized network. Then we proposed a kind of load balance routing algorithm. The main work of the paper is as follows:A routing protocol is designed for the fleet group selforganized network. We adapt topology change sensation and routing cache holding mechanism to improve the quality of routing。 integrate the crosslayer idea to reduce routing overhead. We adapt these measures to reduce the waste of the routing protocol and to make the network effectively.One simple and efficient load sensation method is designed. In this method, the node attributes the load state of the network with physical channel idle portion .This method is not only accurate for the network, moreover it does not need to increase extra overhead, and it has very good applicability. We design a load balance algorithm based on historical information and route admittance judged by probability. The node judges whether to accept new route request by historical information and probability algorithm. The algorithm has the characteristics of selfstudying and selfadapting, and it can balance the network load dynamically and accurately with no extra overhead. Also the algorithm is suitable for other reactive routing protocols.We implement the routing protocol and the algorithm which is designed for fleet group network with Qualnet simulation platform, and we simulate the protocol and algorithm in detail to verify the accuracy and adaptation.The simulation of the protocol and algorithm