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基于Ad+hoc负载均衡的AODV改进算法


第36卷
V01.36

第10期
No.10 文章编号t

计算机工程
Computer Engineering

2010年5月 May
文献标识码l


2010

?网络与通信?

l∞忙3428(20

lo)lo一_0129—04

中圈分类号t

TP301.6

基于Ad hoc负载均衡的AODV改进算法
张惠娟,王科特
(同济大学软件学院,上海201804)

I蔓:随着节点数目及节点问通信的增加,处于Ad hoc网络中心的节点可能因为过多地转发数据而导致网络拥塞,甚至彻底瘫痪。基 于此,通过对AODV路由算法的改进,研究设计一个负载均衡的网络路由算法,以解决网络负载不均的问题。实验结果表明,改进后的
AODV算法可以缓解网络中心区域的负载并提高网络的吞吐量。

美健诃:Ad hoc网络;AODV路由算法;负载均衡;吞吐量

Improved AODV Algorithm Based on Ad hoc Load Balance
ZHANG

Hui-juan,WANG

Ke-te

(School of Software Engineering,Tongji University,Shanghai 201 804) [Abstractl Due to the increase ofnodes quantity and communications,the central node ofthe Ad hoc network may lead
which based
causes

to

forward too much data,

network congestion,and the whole network Can be

completely paralyzed.In this paper,a

new

network routing algorithm is designed
that

on

the improvement of AODV algorithm in order to solve the

problem

of

unbalanced load.Experimental results show

the improved

AODV algorithm can alleviate the load ofthe network center

an煳and

increase the throughput ofthe network.

[Key wordsI Ad hoc network;AODV routing algorithm;load balance;throughput

l概述
Ad

各节点再将自己的地理位置信息互相交换,标识出整个网络 的地理位置分布,如图l所示,取节点分布最密集的区域作 为网络的中心。网络中心区域定义为一个圆形区域,在这个 区域内的所有节点都称为网络中心。 定义一个路由绕行规则,尽可能地绕开网络中心,如 图2所示。源节点s发起一个路由发现过程到目的节点D,S 到网络中心0点的距离是尺l,D到网络中心D点的距离是 R2,规定s到D转发的节点必须满足地理位置上距离网络中 心D点的距离d,min{Rl,R2}《d*gmax{Rl,R2}。其中,三l 为原AODV算法可能得到的路径;L2为改进的AODV算法 得到的路径。可见整个转发路线将避免进入网络中心,以此 减少网络中心的负载。

hoc网络是由一组带有无线收发装置的移动终端组成

的一个多跳的临时性自治系统【l】。无线多跳Ad hoc网络和无 线网状网的核心功能是路由功能12j。基于拓扑的路由协议主 要可分为主动路由协议和被动路由协议。主动路由需要周 期性的广播,对网络的负载影响较大。被动路由协议仅在 源节点需要时创建路由【j J。从低负载考虑,被动路由更加 适合Ad
hoc。

被动路由中DSR路由协议的优点是仅需要维护与之 通信的节点的路由,减少了协议开销;缺点是相邻节点路 由请求消息可能发生传播冲突和重复广播Hj。TORA的特 点是快速建立到目的节点的多条路由,以获得较高的QoS 性能,而不惜花费更大的路由分组开销【5J。本文讨论的路 由算法是基于被动路由的AODV路由算法。
Ad

hoc网按需距离矢量(Ad

hoc On-demand

Distance

Vector,AODV)路由协议161使用了简单的请求一应答机制来进 行路由发现。随着Ad hoc网络中节点数的增加,节点间的通 信量也相应增大,处于网络中心的节点可能因为过多地转发 数据导致网络拥塞。这里,需要对AODV进行改进,在路由 发现过程中计算出一条适应的路由线路,以减轻中心节点的 负载强度。


..’.R
● ● ● ●

网络中q

飞!/。 ●
● ●

圈1

Ad

hoc同络中心区t

啊2麝由绕行算挂

2.2算法思想 在AODV中,一个网络节点要建立连接时才广播一个连 接建立的请求。其他的AODV节点转发这个请求消息,并记 录源节点和回到源节点的临时路由。当接收连接请求的节点 作者倚介:张惠娟(1970--),女,副教授、博士,主研方向:嵌入式 软件系统,实时系统,无线通信网络。操作系统;王科特,硕士研
究生

AODV算法原理
这里需要讨论2个要点:一个是如何确定网络中心,另

2.1定义 一个是尽量绕过网络中心的依据是什么。 Adhoc是无线自组织网,网络中心具有动态变化性。这 里的网络中心是以地理位置而言的。假定整个网络已经构建 完成,各节点通过GPS卫星定位,得到各自的地理位置信息,

收藕日擅:2009.12-15

E-marl:ms.zhj@163.corn

—129_一

万方数据

知道到达目的节点的路由时,就把这个路由信息按照先前记 录的回到源节点的临时路由发回源节点。 如图3所示,通过AODV得到的路由转发路径可能经过 同一节点D,因此,O节点成为了网络的性能瓶颈,一旦 O节点拥塞,整个网络的通信将中断。由于一个节点的崩溃 导致整个网络无法正常运作是得不偿失的,AODV需要被改 进,避免网络中心区域节点的高负载,改进的AODV路径如 图4所示。

(4)跳数增加l。 (5)产生或更新到源节点s的反向路由。 (6)如果该节点就是请求的目的节点,则产生一个路由应 答(Route Reply,RREP),并将该RREP包沿着产生的到源节 点s的反向路径发送给发起者。 (7)如果该节点不是目的节点,但有到目的节点的路径, 节点也将回复源节点s一个RREP包。

(8)如果节点没有产生RREP且矾≥l,则更新RREQ
并重新广播。 当节点接收到RREP消息后,将产生或更新其到目的节 点D的路由。路由跳数逐跳加l,最新的RREP将转发给相 应的RREQ源发段。 此改进的AODV算法可以避免路由通过网络中心区域, 从而降低了网路中心区域节点的转发负载,将Ad hoc网络负

■3

Ad

hoc一络转发麝径

■4改进的AODV麝径

载均衡化。


首先要确定网络中心D点的位置。建立平面直角坐标系, 将所有节点的横坐标m、纵坐标聆取平均值,得到中心
月 H

AODV算法分析
假设理想情况下,在一个半径为月的圆形区域均匀饱和

D点的坐标(xo,场),Xo=』=L,Yo=盟一。
打 疗

∑m

∑聆

分布着无数节点,且每个节点都在和其他节点进行通信。使 用极坐标,定义:圆心为O点,节点可表示为(r,∞,r表示 节点到网络中心O点的线段;0表示节点与圆心O点的连线 和极坐标水平方向的角度。 3.1原有AODV算法情况 设源节点s坐标(rI,口1),目的节点D坐标(吃,如)。为了 简便路径计算,假设经过原有AODV得到的所有路由都是两 点一线的直线距离的最佳路径,a为OS和01)所构成的圆心 角ZSOD,a=101-岛I,若0≤I口1一岛J≤兀;a=2n-101一岛I,若旧-02p兀。 源节点到目的节点的路径距离可表示为:,(,l,r2,d)=

如何减轻网络中心区域节点的负载是本文重点讨论的内 容。减轻中心区域节点的方法可以通过减少中心区域节点的 转发次数来达到目的,就是使其他节点在路由发现过程中尽 量不经过中心区域节点进行转发。
2.3

AODV改进算祛的实现 假定在节点加入Ad hoc的网络中时,首先像网络内的所

有节点广播自己的信息,信息主要包括节点序列号ID、MAC 地址、节点地理位置坐标(x/,H)等。其中,前表示经度;】】} 表示维度。此坐标数据来自节点的GPS定位系统。网络中的 各节点维护了所有节点的信息表。由于Ad hoc网络中的节点 具有移动性,因此节点定时向网络各节点发送新的地理位置 信息,各节点定时将信息表中的所有节点的地理位置坐标, 运用2.2节的网络中心确定算法,计算出网络中心坐标(Xo,


√,i2+吒2-2r:2 COSOr",则整个圆形区域的所有节点的平均通信
路径距离为

£:壁签要磐:垒!竺出生塑 ̄o.726R
r f:f C如dr2da 3.2改进后的AODV算法情况


Yo),并保存在其信息表内。 当源节点s要发送数据包给目的节点D,且源节点S没 有到达目的节点D的路由信息时,s发起一个路由发现过程12j。 首先,源节点S在整个网络中广播路由请求消息(Route Request,RREQ)。除了几个标志位、跳数、RREQ标识符、目 的地址和目的序列号、源地址、源序列号,RREQ标识符与 源地址唯一标识一个路由请求,避免邻节点多次接收到相同 的RREQ请求消息12J。以下算法无需改变RREQ与RREP的 包结构。 当节点接收到RREQ包时,执行以下操作: (1)根据RREQ包中的源节点地址、目的节点地址,查询 节点维护的节点信息表,取得网络中心地理位置坐标(Xo,

设源节点s极坐标(n,p1),目的节点D极坐标(%岛)。 为了简便路径计算,假设改进后的AODV得到的所有路由路 线都是如图4所示,由一段弧加上一段直线组成。最佳转发

路径为线段距+弧EL)。
吐为Ds和OD所构成的圆心角ZSOD,a=101.02I,若 O≤f01—021≤兀;a=2兀-t01-02l,若f口l—02 J>兀。源节点到目的节点 的路径距离可表示为:/(rl,r2,a)=min{rl,r2}×a+lrl-r21,整个圆 形区域的所有节点的平均通信路径距离为

工:盥霉掣出坐钠.8569R
l:fFG d,i峨da
9 R,

上述数据表明,改进后的AODV最佳转发路径的平均长 度比原先的AODV最佳转发路径的平均长度多了0.130 个网络的中心负载而额外增加的网络开销比较少。 相当于每个节点仅多走了13%的网络半径长度,对于缓解整

场)、本节点地理位置坐标【船,狞),源节点地理位置坐标∞, 括)、目的节点地理位置坐标(M Yd),计算得到相应的Rl(源
节点到网络中心的距离),Rl=√(必一Xo)2+(Ys—yo)2,R2(目

4性能测试与分析
4.1模拟通信场景介绍 本节主要讨论改进后的AODV算法与原AODV算法在 性能上的区剐。这里使甩了ProModel 6.0系统仿真软件模拟 了Ad hoe中节点间互相通信的情景。图5模拟了使用原 AODV路由算法以及改进后的AODV路由算法的Ad hoc网 络的通信情景。

的节点到网络中心的距离),R2=√(财一xo)2+(掰一Yo)2和
坝本节点到网络中心的距离),扣√(船一Xo)2+(砼一Yo)2值。
若满足min{Rl,R2’《d‘max{Rl,R2},跣(2);否则丢弃该包。 (2)产生或更新到上一跳节点的路由。 (3)核实RREQ标识符和源地址,确定是否已经接受该 RREQ;如果是,则丢弃该包。

一13m一

万方数据



60

< * 芏 姑40

圈5

AODV用络通信模拟圈

假定场景中由9个节点A,B,c,D,E E G,见M组成,

并且节点G,只M处于网络中心区域,节点A,B,c'D,E,F


















较远离网络中心区域。每个节点内部有一个队列,所有发送 到该节点的数据包都先进入该节点的队列等待节点内有空余 位置才能进入。本场景设定每个节点最多可以容纳5个数据 包,队列的容量设为无限。 2个场景使用不同的AODV路由算法。因此,2个场景 的路由线路分布是不同的,改进后的AODV路由线路较少经 过网络中心区域的G,圮M节点。 通过节点问互传数据包来模拟网络中节点的通信。每个 节点同时向另外8个节点发送数据包。 4.2网络均衡化模拟 首先每个场景为9个节点的无线Ad hoe网络,设定每个 节点(共9个)在每条路径上(共8个)产生的数据流的参数是: 每条路径上源节点每次产生并发送200个数据包、每秒2次。 分别运行2个场景后,原AODV算法仿真结果如表l、图6 所示;改进的AODV算法仿真结果如表2、图7所示。 袁1使用原AODV算法的节点性能I

节点

圈7使用改进昀AODV算法的节点使用奉1 节点性能分析如下: (1)原AODV仿真场景:表l列出了所有节点运行时发送 的数据包数量、每时刻平均处理的数据包数量,以及节点的 使用率。图6列出了各个节点的使用率。经观察比较,使用 原AODV算法的网络节点使用率大小不一,节点M E G的 使用率分别是64%,58%,58%,比节点爿(30%),B(34%), c(24%),D(34%),联34%),以32%)要高出很多。数据表明,靠 近网络中心的节点的使用率比远离网络中心的节点使用率高 出很多。 (2)改进后的AODV仿真场景:表2列出了所有节点运行 时发送的数据包数量、每时刻平均处理的数据包数量,以及 节点的使用率。图7列出了各个节点的使用率。经观察比较, 中心节点M圮G的使用率分别是42%,50%,32%,和节点 彳(38%),B(38%),c(38%)'D(40%),联38%)'H40%)基本在同 一水平上。数据表明,使用改进后的AODV,靠近网络中心 的节点的使用率和稍远离网络中心的节点使用率大致相同。 改进后的AODV算法实现了网络的负载均衡。
4.3

阿络吞吐量性能模拟 首先每个场景为9个节点的无线Ad hoc网络,设定每个

节点(共9个)在每条路径上(共8个)产生的数据流的参数是: 每条路径上源节点每次产生并发送300个数据包、每秒2次。 分别运行2个场景后,原AODV算法仿真结果如表3、图8 所示;改进的AODV算法仿真结果如表4、图9所示。
100

衰3使用愿AODV算法的节点性能2
80

喜60



量40
20

0 A B















节点

蛋6使用曩AODV算法的节点使用事1 表2使用改进的AODV算法的节点性能1



∞ 柏 加
。 A B C D E F G H

一邑、瞽匠掣



节点

圈8使用屎AODV算法的节点使用事2

一13l一

万方数据

裹4使用改进的AODV算挂的节点性售2

当通信数据最增加,网络中心节点M/4,G的使用率分别是
5 1.63%,75.82%,65.07%,和节点.4(59.70%),8(59.70%),

c(59.70%),D(62.38%),尉59.70%),H62.38%)比较接近。数据 表明当网络通信数据量增加,使用改进的AODV算法,靠近 网络中心节点的使用率和稍远离网络中心的节点相差不大, 整个网络负载比较均衡,网络的瓶颈未出现。网络的吞吐量 尚未到达顶点,还有较大的潜力空间。 可见,当网络通信数据量增加,负载均衡的AODV算法 使得网络的吞吐量明显大于负载不均衡的AODV网络。

5结束语
100

本文从Ad hoc网络中心负载过大的情况着手分析、研 究,改进了通常运用在Ad hoc上的AODV路由协议算法。 文中给出了关键思想和算法以及对改进后算法的性能模拟, 从理论数据上证明改进后的AODV算法可以缓解网络中心 区域的负载并且提高了网络的吞吐量,实现了负载均衡的 AODV路由协议。对此进一步的研究可以集中在基于地理位 置信息的AODV的路由优化上。



8。

喜60
詈一。
20

0 C












节点

参考文献
【1】乇金龙,王呈贵,吴启晖,等.Ad hoe移动无线网络[M】.北京: 国防工业出版社,2004. 【2】Zhang
Yah,Luo

■9使用改进的AODV算法的节点使用率2 节点性能分析如下: (1)原AODV仿真场景。表3列出了所有节点运行时发送 的数据包数量、每时刻平均处理的数据包数量,以及节点的 使用率;图8列出了各个节点的使用率。当通信数据量增加, 经观察比较,节点M见G的使用率分别是93.82%,86.87%, 86.87%,比节点A(54.44%),B(59.07%),c(47.49%),0(59.07%), 以59.07%),尺56.76%)要高出很多。数据表明使用原AODV 算法时,当网络通信数据量增加,靠近网络中心节点的使用 率远远高于稍远离网络中心的节点,成为整个网络性能的瓶 颈,网络的吞吐鼍已经接近顶点。 (2)改进后的AODV仿真场景。表4列出了所有节点运行 时发送的数据包数鼍、每时刻平均处理的数据包数量,以及 节点的使用率;图9列出了各个节点的使用率。经观察比较,

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【6】张勇,郭达.无线网状网原理与技术口川.北京:电子工业
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编辑顾逸斐

蓁.墓40—i l


泛。本文研究了无线网络控制系统节点的功率控制问题,给 出了最少节点的功率控制方法,在此基础上应进一步考虑当 网络延时较长和信息缺损情况下的功率控制问题,目前对 这一类问题还没有文献涉及,是下一步探讨的问题。 参考文献 [1】I邬春学,韩文冬.基于Internet的网络控制系统端刭端时延分 析闭.计算机工程,2007,33(22):158-160. 【2】杜明芳.网络诱导随机时延的实时处理对策及程序实现叨.计
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啊5●出电压的仿真曲线 从图4、图5中可以看出,2 s后由于控制器节点的发送 功率为1l dBm,信号能够到达的距离小于控制器节点与执行 器节点间的距离,因此控制信号甜为一条直线,系统的输出 曲线发散,即系统失去控制。

【31魏曼,王平,胡国珍,等.ZigBee接入EPA网络的安全策 略【J】.计算机工程,2008,34(17):216-2i8. 【4】李洪波,吴凤鸽,孙增圻,等.网络控制系统仿真平台的设计与
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4结束语
由子无线网络应用的方便性、组网和维护的便利性以及 良好的可拓宽性等特点,使得无线网络的应用变得越来越广

【6】彭丽萍,彭晨,岳东.无线网络环境下控制系统的仿真研
究阴.工业控制计算机,2007,20(1):43-45.

编辑索书志

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万方数据

基于Ad hoc负载均衡的AODV改进算法
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 张惠娟, 王科特, ZHANG Hui-juan, WANG Ke-te 同济大学软件学院,上海,201804 计算机工程 COMPUTER ENGINEERING 2010,36(10) 0次

参考文献(6条) 1.王金龙.王呈贵.吴启晖 Ad hoc移动无线网络 2004 2.Zhang Yan.Luo Jijun.Hu Honglin Wireless Mesh Networking:Architectures,Protocols and Standards 2008 3.Best P.Gundeti S.Pendse R Self-learning Ad hoc Routing Protocol 2003 4.武卉明.李鸥 AODV、DSR和188-220C路由协议比较研究[期刊论文]-通信技术 2008(6) 5.刀学龙.罗增勇.蒋华龙 无线Ad Hoc网络DSR与TORA路由协议的性能比较[期刊论文]-玉溪师范学院学报 2007(8) 6.张勇.郭达 无线网状网原理与技术 2007

相似文献(10条) 1.期刊论文 彭伟刚 Ad hoc网络中的路由技术 -江苏通信技术2002,18(4)
Ad hoc网络是由一些移动节点组成的一个多跳的临时性无线自治系统,这种新型的通信网络具有动态变化的拓扑结构和分布控制的网络机制。文中 针对Ad hoc网络作了简单的介绍并重点介绍了针对Ad hoc网络特性而提出的路由协议。

2.学位论文 张依惠 Ad Hoc网络中安全路由协议研究 2009
Ad Hoc网络是由一组带有无线收发器的移动节点所形成的一个无固定基站的多跳的临时自治网络系统,以其灵活的组网特性越来越受到人们的关注 。和传统的有线网络相比,它更容易受到窃听、伪造、拦截、拒绝服务等网络攻击和安全威胁。而在Ad Hoc网络中,每个移动节点兼任路由器功能,负 责寻找到其他节点的路由。因此,路由协议的安全是Ad Hoc网络研究中一项重要的研究课题。 本文首先阐述了Ad Hoc网络中基本概念和安全研究背景,然后分析了一些典型的安全路由协议及各自的优缺点。针对Ad Hoc网络中不同的安全需求 ,本文的研究分为匿名安全路由协议与协作式安全路由协议两个部份。为了满足Ad Hoc网络的一些应用场合对匿名性的安全需求,本文第三章在 DSR(Dynamic Source Routing)路由协议的基础上,结合BloomFilter数据结构设计一个高效的双向匿名路由协议。相对于已有的匿名路由协议,该协议 在达到匿名安全的同时并没有弱化一般的路由安全目标;我们通过网络仿真平台NS-2对该协议和几种经典的匿名路由协议进行了比较,证明了它的有效 性。而针对以往安全路由协议无法防御不良节点的缺陷,本文在第四章提出了一个基于Beta分布的声誉机制。该声誉机制引用了贝叶斯估算法来表示、 更新和整合节点的声誉,计算简单又具有统计基础。仿真实验证明了该模型具有良好的有效性和鲁棒性。在第五章中,我们将第四章中的声誉机制研究 结果引入到比较成熟的Ad Hoc网络安全路由协议ARAN(Authenticated Routing for Ad HocNetworks)上,设计了一个协作式安全路由协议 CSRAN(Cooperative Secure Routingfor Ad Hoc Networks)。它通过ARAN安全协议来抵抗常见的安全攻击,通过声誉机制评价节点,抵御不良节点的自 私攻击。仿真实验证明它能有效激励节点合作,提高路由协议的性能和网络的安全性。 Ad Hoc网络是一种移动、多跳、自组织式的网络系统,它采用开放性的无线信道,没有严格的控制中心,网络中的节点可以任意移动。和传统的有 线网络相比,它更容易受到窃听、伪造、拦截、拒绝服务等网络攻击和安全威胁。在Ad Hoc网络中,节点不仅是一个主机,还是一个路由器,负责在网 络中寻找和维持到达其它节点的路由。如果路由协议被攻击,整个网络将无法工作。因此安全路由协议的研究是Ad Hoc网络安全研究的关键。 以往的Ad Hoc网络的安全路由协议大都期待着参与路由转发的节点会按照协议的设想,无私的为其他节点转发路由包和数据包。然而在Ad Hoc网络 中,存在有些节点不路由包或数据包以达到节省自己资源的目的。这种行为是由于节点缺乏协作性导致的,会造成网络的不可用,我们可以把这些节点 统称为协作性不良节点,这种行为称为协作性不良行为。普通的安全路由对于这种节点的这种协作性不良行为都无能无力,因此需要建立合理的节点评 价机制。而声誉机制在这方面有着广泛的应用前景。如何将声誉系统融入到路由协议中去,即设计激励节点协作的协作式的安全路由协议成为Ad Hoc网 络中新的研究方向。 此外,Ad Hoc网络中还有另一类的安全需求一隐私安全。现有的Ad Hoc网络的安全路由协议,主要是保证信息的私密性、完整性和可用性以抵抗主 动攻击。在Ad Hoc网络中协议数据单元PDU(Protocol Data Unit)中往往包含着丰富的网络信息,如节点的身份、网络拓扑信息、节点的地址等,这为被 动攻击的实施提供了可能性。由于Ad Hoc网络采用的是开放性的无线信道及缺少固定的控制中心,这增加了被动攻击的检测难度。许多网络攻击者在发 起主动攻击前,往往通过实施被动攻击以获取有用信息,从而有重点的加以攻击来提高攻击的成功率。因此,在Ad Hoc网络中如何抵抗被动攻击是一个 很重要的研究课题。匿名路由协议就是用于抵抗被动攻击的有效方案。 因此,本文的研究内容分为协作式安全路由及匿名路由协议两部分。 本文的第一章概述了Ad Hoc网络的研究背景。首先简单介绍了Ad Hoc网络的基本概念,然后阐述了Ad Hoc网络的安全需求,对安全攻击、安全目标 以及常用的安全策略进行了简单介绍,并对Ad Hoc网络的路由协议进行了分类介绍。 本文的第二章概要介绍了Ad Hoc网络的安全路由协议的研究现状。首先详细分析了Ad Hoc网络中一些经典的安全路由协议的研究现状及存在的不足 ,然后分别对协作式安全路由协议和匿名路由协议的研究概况展开了详细的讨论。 第三章中提出了一个高效的双向匿名路由协议以满足Ad Hoc网络的一些应用场合的隐私要求。该协议是在DSR(Dynamic Source Routing)路由协议的 基础上,结合BloomFilter数据结构设计一个双向的匿名路由协议。我们从理论分析了该协议能很好的实现了Ad Hoc网络匿名目标,并在网络仿真平台 NS-2上对其进行了仿真比较。分析和仿真结果表明我们提出的路由协议是安全有效的,并且比起其他匿名路由协议,效率更高,耗费的资源更少。 第四章和第五章是针对协作式安全路由协议方面做的研究。由于声誉机制在激励节点协作方面有着广泛的应用前景。因此,在第四章中提出了一种 适用于Ad Hoc网络的基于Beta分布的声誉机制。该模型引用了贝叶斯估算法来表示、更新和整合节点的声誉,计算简单,又具有统计基础。由于采用了 间接声誉,因此该模型具有良好的效率性。我们通过仿真实验证明该声誉机制可以抵抗诋毁攻击和欺骗攻击,具有良好的鲁棒性。 在第五章中,我们将声誉系统融入到ARAN(Authenticated Routing for Ad HocNetworks)安全路由协议中去,设计了一个协作式安全路由协议 CSRAN(CooperativeSecure Routing for Ad Hoc Networks)。该协议利用ARAN安全协议来抵抗常见的安全攻击,利用声誉机制来评价、检测节点,并给 予相应的处置以激励节点合作,提高路由协议的性能和网络的安全。仿真实验证明了该协议的有效性。 最后在第六章我们对本文做了工作总结,并对下一步工作展望。

3.期刊论文 王海涛.张学平 移动Ad hoc网络中的服务质量保障问题 -数据通信2003,""(4)

本文首先介绍了Ad hoc网络中提供QoS保证面临的各种困难,详细讨论了动态服务质量保证机制以及具有QoS能力的中间适配机制,阐述了Ad hoc网络 的QoS信令机制、QoS路由和支持QoS的MAC协议及QoS的衡量尺度和QoS路由,并给出了结论.

4.期刊论文 王海涛.郑少仁.宋丽华 Ad hoc网络中QoS保障机制的研究 -通信学报2002,23(10)
Ad hoc网络中的QoS保障问题是一个比较复杂的开放问题.本文首先介绍了Ad hoc网络中提供QoS保证的各种困难,然后详细讨论了动态服务质量保证 机制以及具有QoS能力的中间适配机制,接着介绍了支持QoS的MAC协议和其它一些相关的QoS保障机制,最后讨论了QoS的衡量尺度和QoS路由,并给出了结论 .

5.学位论文 董明忠 移动Ad Hoc网络多址接入控制协议研究 2006
传统移动网络的发展迅雷不及掩耳,每个终端都必须完全依赖于基站进行通信,但是若遇到偏远山区、抢险救灾、军事战争等恶劣环境,通信基础 设施无法架设或遭到破坏的情下。在这种情况下想要快速地组建动态的临时网络进行彼此通信,并且与外界网络进行联络通信,形成立体的空中通信网 络,此时必须采用本文研究的移动ad hoc自组网。 移动Ad Hoc网络源于分组无线网(Packet Radio Network)<'[3]>,30多年来国际上研究不断,已取得很多阶断性的研究成果。由于Ad hoc网络是一 种有特殊用途的网,每个移动终端兼备路由器和主机两种功能,与其它传统通信网络相比,Adhoc网络具有以下显著特点: (1)无中心和自组织性 ;(2)自动配置;(3)动态变化的网络拓扑;(4)受限的无线传输带宽;(5)移动终端的局限性;(6)安全性较差;(7)网络的可扩展性不强;(8)多跳路由 ;(9)存在单向的无线信道;(10)特殊的信道共享方式:(11)供电问题突出。 由于Ad Hoc网络的节点具有移动性,拓扑结构动态变化,信道资源有限,链路不稳定,功率受限,传统有线网络中的协议或机制不法直接应用这种 网络。目前,国际对于Ad Hoc网络的研究机构非常多,研究的难点与热点是<'[3-6]>:(1)多跳Ad Hoc网络中的路由协议;(2)TCP协议在Ad Hoc网络中应 用的性能及公平性问题;(3)移动Ad Hoc隐藏终端和暴露终端问题;(4)移动Ad Hoc网络中的服务质量(QOS)保证,包括QoS路由、资源预留、区分服务、 信令机制等;(5)移动Ad Hoc网络终端的能源管理;(6)移动Ad Hoc网络的物理层调制与性能:(7)移动Ad Hoc网络MAC(Medium Access Contr01)层接入控 制协议;(7)遭受密钥托管难题的Ad Hoc网络的安全与管理控制:(8)除IEEE802.11标准的Ad Hoc网络,还有IEEE802.15标准的蓝牙、WPAN、传感技术的 Ad Hoc网络、IEEE802.16标准和UWB物理层的Ad Hoc网络,这些都是Ad Hoc网络的研究热点,必须研究适合这些网络的新协议。 为此,本人研究国际Ad Hoc网络研究的动态,参阅大量中外文献,对Ad Hoc网络的接入控制协议展开研究与思索,旨在弄清楚Ad Hoc网络MAC层工作 原理与机制、物理层的调制对MAC层的性能影响与跨层设计、链路层的接入控制对网络层的路由影响与跨层协作;并且,改进或提出适合 IEEE802.1lDCF标准和UWB超宽标准的MAC协议,使其能够满足Ad Hoc网络的特殊应用,进一步改善Ad Hoc网络的接入控制与性能、网络的吞吐量与时延效 果。 本文采用建立数学模型与Opnet实验仿真的研究方法,相对而,具有一些而改进或创新点: (1)综述.Ad Hoc网络,对众多IEEE802.11DCF机制的Ad Hoc网络的MAC协议优缺点作了客观评价,为研究MAC协议有一定的启发性和指导性;(2)剖析 IEEE802.11DCF机制的Ad Hoc网络接入控制,对载波侦听与虚拟载波侦听做了详细分析,针对文献[42-44],在Bianchi提出的无冻结状态二维Markov标准 模型的基础上,结合国内研究,改进了动态退避窗口机制的二维Markov模型。通过理论计算分析,对竞争节点与介质访问延迟、数据包与介质访问延迟 、初始竞争窗口与介质访问延迟不同情况,经Opnet进行仿真分析,性能明显高于原IEEE802.11DCF机制;(3)就改进的二维Markov模型的仿真,文章又依 据Possion过程建立了M/D/1延迟对列,使用国外经典的网络仿真软件Opnet 9.O,对BianchiMarkov型与改进型Markov型进行纵比仿真,同时用M/D/1延迟 对列、改进型Markov模型与原IEEE802.11DCF进行纵比仿真,两种模型性能明显高于原IEEE802.11DCF机制;(4)根据研究与仿真发现,Ad Hoc网络中活动 节点、初始竞争窗口对网络的时延与吞吐量是有影响的,文章进而研究了某一间隙内活动点数目算法,并根据该时隙内节点稳态的发送概率τ,计算出 时隙内存在不同活动节点数目的最优初始竞争窗口,两个参数谐调配合,进行了Opnet环境的访问模式仿真,性能明显高于原IEEE802.11DCF机制;(5)征 对Uwb Ad Hoc网络良好的的信道与优化技术的物理层技术,传统的无线mac协议不再适用,本人在链路层提出非时隙的PSMA协议侦听信道的占用概率,根 据脉冲存在与否确定节点是否活动,由收信机对信道进行逻辑划分与概率接入。在物理层采用活动节点与分组长度的自适应用算法,确保网络吐吞率与 网络稳定性达到最优化;(6)依据TDMA协议,在UWB Ad Hoc网络中采用固定帧长的时间段进行微时隙划分,节点在微时隙1上竞争到信道,则立即可以发 送数据,这就控制了节点优先权的概率。在后续的微时隙上竞争到信道,则证明该节点转入下一时隙预约发送数据,而且竞争到的后续微时隙越晚,则 轮入预约时隙的后继成功率越低,即优先权越小。协议在设计时也考虑到对微时隙的参与竞争概率问题,可以使在非1微时隙上竞争到信道的节点静默时 间动态调整,使其可能在后续时隙中就能发送数据,很好地改善了网络的性能,该协议对安全性、暴隐终端问题作了抑制;(7)通过UWB网络系统中接收 方招待可性区域的距离感知,依据香农公式的距离容量等价化原理,以及数据分组对招待区域的影响估算,并进一步确定传输速率对接收节点的判断干 扰性能,提出收发方协同工作的安全模式的MAC协议;(8)双忙音多址接入协议依靠收发方发出脉冲护航通信,研究的人很多,本人对该协议3点进行综合 性改进:a.使用一个RTS来预约信道,通过目的节点发送BTr信号来响应RTS。b.将控制信令RTS分成ALOHA竞争时隙,提高控制分组发送成功的概率。 c.发送节点收到接收节点充当CTS的BTr,立即在一个小延时后可发送数据。d.进行三维Markov非饱和分析。

6.期刊论文 周一新.吕卫锋.诸彤宇.ZHOU Yixin.LV Weifeng.ZHU Tongyu 大城市环境下移动Ad Hoc网络通信技术 的研究 -计算机工程2006,32(24)
结合实际应用场景,对大城市环境下面向车辆通信的移动ad hoc网络通信技术进行了分析与研究,分析了车辆运动行为特征,总结车辆运动的规律性 ,结合该规律提出了改进的ad hoc路由协议以及适用该协议的网络结构.利用实测的车辆运行数据对改进的网络性能进行评估,取得了一定效果.

7.期刊论文 赵志峰.郑少仁 Ad hoc网络技术讲座第1讲 Ad hoc网络的体系结构和信道接入协议 -中国数据通信 2002,4(12)
本文首先介绍Ad hoc网络的概貌,然后分析Ad hoc网络的体系结构.在介绍了信道接入协议的地位和作用后,对Ad hoc网络特有的信道共享方式、隐终 端和暴露终端问题进行了介绍和分析.文章把Ad hoc网络的信道接入协议划分成基于单信道、双信道和多信道三类,最后给出了Ad hoc网络信道接入协议 的发展动向.

8.学位论文 连进 基于移动预测的Ad Hoc网络路由技术的研究 2008
移动Ad Hoc网络(MANET)是一种没有固定基础设施的动态、自配置的无线网络。网络中的每个节点都具有路由功能、移动性的特点。Ad Hoc网络在 军事领域、自然灾害应急处理以及分布式协作计算等领域有广泛的应用前景。在Ad Hoc网络中,一个关键的问题是如何有效的传送数据到目的节点而尽 可能的减少开销。因此,路由协议成为Ad Hoc网络中一个研究的重点。 由于Ad Hoc网络拓扑结构的易变性和节点移动性,网络中的链路常常会断裂,节点不得不为了完成数据的传输进行路由重建,而频繁的路由重建势 必会增加网络的负载和开销,降低了数据传输的成功率。因此,建立一条较稳定的路由显得尤为重要,移动预测技术为此提供了支持。 在动态的、移动的Ad Hoc网络中支持QoS路由是非常困难的。提供QoS保证的实时应用是一个重要的研究领域。QoS支持的实时应用依赖于资源的分配 ,网络提供特定QoS的需求能力决定于如何分配资源。此外,在动态的、分布式管理的和多跳的网络中提供可靠的、高速的端到端通信也是一个重要的研 究领域。 近年来,国内外学者在路由协议方面做了大量的研究,但仍然存在许多尚未解决的问题,特别是在Ad Hoc网络上基于移动预测技术路由技术的研究 方面尚处于初期阶段。本文在总结前人研究工作的基础上,着重研究了Ad Hoc网络的体系结构、Ad Hoc网络的路由协议、Ad Hoc网络的QoS保障问题和Ad Hoc网络节点的移动模型、移动预测的方法及性能分析;提出了一种根据链路链接时间的有限路由请求方案,据此提出了Ad Hoc网络中基于移动预测 QoS路由优化算法;设计了一种Ad Hoc网络中基于熵的多路径路由算法和建议一种Ad Hoc网络中稳定的能量有效的多播路由算法。最后分析和讨论了Ad Hoc网络路由技术中的若干关键问题、应用及研究展望。 本文就以下几个方面进行了创新性的研究工作: 1.Ad Hoc网络中基于移动预测的QoS路由优化算法在移动Ad Hoc网络环境中,分组的重传和路由的重构比传统网络更加频繁。在网络拓扑结构变化 频繁、节点移动不确定情况下提供稳定的传输路径是Ad Hoc网络路由的主要难题。本文论述了Ad Hoc网络中QoS路由的网络模型,在传统路由算法的基础 上,提出了一种基于移动预测的QoS路由优化算法。该算法中利用有限的路由请求转发机制来减少路由请求包的转发率,限制转发范围;利用移动预测的 技术,计算路由的链路连接时间,由此获取最大链路时间,即最稳定的路由;同时算法还支持以带宽为前提,延迟和代价优化的QoS条件。仿真实验结果

表明,该优化算法能够较好地降低路由开销,提高了数据传输成功率。 2.Ad Hoc网络中基于熵的多路径QoS路由算法由于Ad Hoc网络中无线连接的不可靠特性和无线节点不停移动导致的网络拓扑结构的持续变化,使单 一路径的移动自组网络路由性能一直不能获得太大的突破。如果能为各个节点对都建立一条或多条替换路径,整个网络的路由可靠性和容错性就会得到 提高,而路由的可靠性正是Ad Hoc这种随机移动的网络所面临的主要问题。本文设计了一种Ad Hoc网络中基于熵的多路径路由算法。其基本思想是寻找 从源点到目的节点的多条路径,并利用熵尺度衡量路径的稳定性,从而选择几条较稳定的路径作为从源节点到目的节点的传输路径。仿真实验结果表明 该算法的可靠性较高、路由重构次数降低。由于多路径所具有的稳定和提高网络资源利用率的特性,该算法比原来的单路径更适合于QoS路由的要求。 3.Ad Hoc网络中稳定的能量有效多播路由算法由于Ad hoc网络移动节点一般是用电池来提供能量,因此Ad hoc网络是一个能量受限系统。对于移动 节点而言,希望它能够在不充电的情况下尽可能长时间的工作。同时,随着移动节点性能的提高和功能的加强,对能量的需求也不断地提高。本文在原 有Ad Hoc网络多播路由协议研究的基础上,建议了AdHoc网络中一种稳定的能量有效多播QoS路由算法。该算法在路由发现阶段建立以能量有效为基础 ,带宽为优化的多播树;在多播树的维护阶段利用移动预测的技术,根据该时间判断是否需要对该链路进行修复,从而达到维护多播树的目的。仿真实 验结果表明,该算法较适合于网络状态变化比较频繁的环境以及其应用。

9.期刊论文 姚烨.蔡皖东.田广利.Yao Ye.Cai Wandong.Tian Guangli 基于端到端Ad Hoc网络链路丢失率推测方法 研究 -西北工业大学学报2010,28(1)
可测量性是对Ad Hoc网络进行性能评价和网络管理的基础.文章提出了一种基于端到端多源测量的Ad Hoc网络内部链路丢失率的推测方法,基本思路 是:首先利用链路拓扑快照捕获算法获得Ad Hoc网络端到端测量的窗口时间;建立Ad Hoc网络测量模型和链路丢失分析模型;然后在测量窗口时间内,采用 多源测量方法实施端到端测量;最后根据采集到的测量样本、网络拓扑中节点间的相关性、链路丢失率分析模型以及数理统计理论推测Ad Hoc网络内部链 路丢失率.仿真结果表明:采用基于多源测量的推测方法优于基于单源测量的推测方法,比较适合Ad Hoc网络内部链路性能推测.

10.期刊论文 郭虹.兰巨龙.程东年.刘洛琨 移动Ad Hoc网络中端到端通信性能定量评估建模分析 -信息工程大学学 报2010,11(1)
Ad Hoc网络作为一种新兴的无线移动自组织网络技术受到重视,如何对Ad Hoc网络进行可靠性评估是当前的研究热点.根据网络可靠性定义,针对移动 Ad Hoc网络端到端通信性能的定量评估,利用连续时间马尔可夫链和M/M/1/K排队模型,提出一个全面考虑网络故障、过载和终端移动特性的复合网络模型 ,并通过"异常后丢包数"(ELF)、"异常后故障的转换延迟"(EDF),定量地给出Ad Hoc网络可靠性的评估结果.模拟实验结果表明该模型能够较为准确地对移 动Ad Hoc网络端到端通信性能进行可靠性评估.

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