Ad_hoc网络位置管理研究

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3.0 朱铭铭 2024-09-20 5 4 2.04MB 78 页 150积分

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第1章 绪论 2
1 引言............................................................................................................................2
2 Ad hoc网络发展历史.................................................................................................3
3 Ad hoc网络的体系结构.............................................................................................4
4 Ad hoc网络特点.........................................................................................................7
5 Ad hoc网络研究现状.................................................................................................8
6 本论文研究的内容和意义.......................................................................................10
第2章Ad hoc网络中的位置管理11
1 PCS网络位置管理简述............................................................................................11
1.1 位置管理的基本概念...................................................................................11
1.2 位置管理的数据库结构...............................................................................12
1.3 位置管理中位置区的设置...........................................................................13
2 位置管理中的常见策略...........................................................................................13
2.1 集中式管理策略...........................................................................................14
2.2 分布式管理策略...........................................................................................15
3 ad hoc网络路由分类................................................................................................16
3.1 先验式和反应式路由协议...........................................................................16
3.2 单路径型和多路径型路由协议...................................................................17
3.3 平面型和层次型路由协议...........................................................................17
3.4 GPS辅助型和非GPS辅助型路由协议........................................................18
4 Ad hoc网络基于位置路由综述...............................................................................18
4.1 DREAM........................................................................................................19
4.2 LAR..............................................................................................................20
4.3 GPSR............................................................................................................20
4.4 GRID.............................................................................................................21
5 Ad hoc网络位置管理思想的引入...........................................................................21
6 Ad hoc网络位置管理中存在问题...........................................................................24
第3章 基于位置的AODV路由协议 25
1 基于位置的AODV路由协议基本原理...................................................................25
2 目的节点位置的路由发现过程...............................................................................29
2.1 产生RREQ消息............................................................................................29
2.2 处理和传送RREQ消息................................................................................30
2.3 产生RREP消息.............................................................................................30
2.4 接收和传送RREP消息.................................................................................32
3 局部连接管理..........................................................................................................33
3.1 维护局部连接...............................................................................................33
3.2 位置寻呼和位置更新的折中.......................................................................34
4 路由维护..................................................................................................................35
4.1 RERR消息的产生和发送............................................................................35
4.2 局部维修.......................................................................................................37

目录
5 路由的过期和删除...................................................................................................38
6 其他说明..................................................................................................................38
6.1 基于位置的AODV路由协议中的序列号管理............................................38
6.2 参数设置.......................................................................................................39
6.3 安全性的考虑...............................................................................................41
7 小结..........................................................................................................................41
第4章OPNET仿真 43
1 OPNET简介..............................................................................................................43
1.1 OPNET的分层建模方法..............................................................................44
1.2 模拟机机制...................................................................................................44
1.3 离散事件驱动的模拟机...............................................................................44
1.4 丰富的统计量收集和分析功能...................................................................45
2 NIST/AODV OPNET模型实现...............................................................................45
2.1 网络模型.......................................................................................................45
2.2 节点模型.......................................................................................................46
2.3 进程模型.......................................................................................................48
3 仿真结果收集..........................................................................................................51
3.1 平均路由发现时间.......................................................................................52
3.2 平均端到端延时...........................................................................................53
3.3 输入输出（包的产生、销毁）...................................................................54
3.4 网络吞吐量...................................................................................................56
3.5 其他仿真统计量举例...................................................................................57
第5章 基于改进AODV协议的位置管理策略 58
1 单位置服务区..........................................................................................................59
1.1 算法描述.......................................................................................................59
1.2 性能分析.......................................................................................................62
2 多服务区的情况.......................................................................................................64
2.1 算法描述.......................................................................................................64
2.2 性能分析.......................................................................................................66
3 改进的多服务区情况...............................................................................................70
3.1 算法描述.......................................................................................................70
3.2 性能分析.......................................................................................................73
第6章 结论和展望 77
1 结论..........................................................................................................................77
2 展望..........................................................................................................................78

第1章绪论

1.1 引言

随着社会信息化的高速发展，人们对信息的内容和获得方式提出了越来越

高的要求，移动通信技术和市场的发展及成熟提供了更多的交换信息和获得信

息的手段，它使得人们可以在移动的情况下进行信息交换，这样的通信手段为

用户提供了灵活自由的服务，人们越来越多的使用无线网络进行通信。传统

GSM蜂窝网和近年来发展起来的无线局域网(WLAN)等无线网络形式帮助人们

摆脱了有线网络对通信方式和习惯的限制，并且随着移动终端的多样化、智能

化、小型化和服务的用户定制化，网络的用户不断体验着新的技术和产品带来

的新奇和方便。

无线通讯技术的迅猛发展，带动了移动计算技术和无线移动网络技术不断

取得进步。网络终端可以不受线缆连接的限制，在广大范围内任意的移动的特

点，可以满足人们随时随地使用网络的要求；并且随着无线网络带宽的不断提

高、延迟的不断缩小、范围的不断扩大，最终将会实现移动实时多媒体通信的

目标，具有广阔的应用前景。因此，无线移动网络已经成为商业界、学术界和

军方等关注和研究的热点领域。

为了促进无线网络科技在未来进一步的发展，互联网工程任务组(Internet

Engineering Task Force，IETF)专门成立了移动临时网络组(Mobile Ad hoc

Network Group, MANET)。这个任务组的任务就是提供经过改进的、并且是标准

化的路由功能来支持自组织的、移动网络基础设施，从而达到促进无线网络发

展的目的。

无线移动Ad Hoc网络是由一组带有无线收发装置的移动主机组成的、没有

固定基础设施支持的、多跳的临时性自治系统。Ad Hoc网络具有易于建网，便

于扩充，可移动且价格低廉等特点。随着技术的进步和社会的发展，特别是人

们对个人通信日益增长的需求，使得移动Ad Hoc网络的应用范围正逐步扩大，

其中包括军用和民用等许多领域。在军用领域，它可以支持野外联络、独立战

斗群和舰队战斗群通信、无人侦察与情报传输等;在民用领域，尤其是在一些特

殊的工作环境中，比如由于所在的工作场地没有可以利用的设备而不能使用己

有的网络通信基础设施时，用户之间的信息交流以及协同工作就需要利用Ad

hoc技术完成通信网络的立即部署，满足用户对移动数据通信的需求，它支持

诸如移动会议，移动网络、个域网络、自然或人为灾难营救过程中的信息交换

以及临时交互式通信组等。如同扩频通信技术一样，源于军事领域研究的移动

Ad Hoc网络，必将给民用产品的开发也带来了巨大的经济和社会效益。

在移动Ad Hoc网络中，由于主机的移动使得网络拓扑不断变化；没有固

定基础设施的支持使得网络中的通信要靠主机之间的相互合作完成，即每个主

机兼具路由器的功能。因此与有线网络或有基站的无线网络相比，Ad Hoc网络

在确定路由协议、资源分配、同步控制、安全等方面都提出了新的挑战。

由于网络本身的特点，Ad Hoc网络的路由策略一直是各国研究人员研究

的重点。同时，随着地理信息技术，尤其是GPS等技术的成熟，以及位置管理

技术在PCS网络中的成熟应用，使得在Ad Hoc网络路由策略中加入地理信息技

术，并且把位置管理的一些策略引入到Ad Hoc网络中成为可能。Ad Hoc网络中

节点的位置管理问题也随着各国研究人员的不断深入研究，也将成为Ad Hoc

网络研究中一个热点问题[1]。

1.2 Ad hoc网络发展历史

“Ad hoc”一词来源于拉丁语，表示“特别地，专门地，临时地为某一

即将发生的特定目标、事件或局势而不为其它的”的意思。本文中的“Ad hoc网

络”指的是一种无线特定的网络结构，强调了多跳、自组织、无中心的概念。

MANET(Mobile Ad Hoc Network)或WMANET(Wireless Mobile Ad Hoc Network)

则更分别强调了该网络的移动和无线移动特性。国内一般把Ad hoc网络译为

“自组网”，相应的MANET和WMANET分别译为移动自组网和无线移动自组

网。

Ad hoc网络是一种无中心自组织的多跳无线网络，它不以任何已有的固定

设施为基础而能随时随地组建临时性的网络。由于这种方便性，并且随着无线

通信技术的发展和移动终端性能的提高，特别是人们对个人通信日益增长的需

求，使得Ad hoc网络的应用范围正逐步扩大。在军用领域，它可以支持野外侦

察联络、独立战斗群通信和舰队战斗群通信、无人侦察与情报传输等；在民用

领域，它支持诸如移动会议、移动网络、个人局域网、灾难营救过程中的信息交

换以及临时交互式通信组等。可以预测，这种技术在未来移动通信的领域中将

起到非常重要的作用。

(SURAN，SURvivable Adaptive Network)项目，研究如何将分组无线网的成果

加以扩展，以支持更大规模的网络，并且开发了能够适应战场快速变化环境下

的自适应网络协议。1994年，DARPA又启动了全球移动信息系统

(GloMo，Global Mobile Information System)项目，在分组无线网已有研究成果

的基础上，对能够满足军事应用需要的，可快速铺设的，高健壮性的移动信息

系统进行全面深入的研究，这个研究一直持续至今。而作为另外一个有影响力

的研究分支――IETF，于1996年成立了专门的移动Ad Hoc网络工作组(MANET

WG)。这使得Ad Hoc网络的设计思路也由传统的单一技术体系过渡到基于IP的

多技术体系，从而导致该网络更具有开放性，适应性，灵活性，提高开发速度。

加上移动通信技术的高速发展，配备有无线收发设备的高性能移动终端的降价，

使移动Ad Hoc网络开始得到国内外研究人员的重视。而有关移动通信底层传输

标准和规范(如IEEE802.11标准)的指定和颁布，对移动Ad Hoc网络的深入研究

提供了重要的通信技术保障。

由于Ad hoc技术涉及到了OSI分层模型中的每一个层面，研究者在媒质接

入问题、路由问题、组播路由问题、电能管理问题、QoS问题、安全问题、传输层问

题等方面发布了相关的研究成果。在众多的难题中，Ad hoc网络的路由问题尤

其关键，IETF已经成立了MANET工作组集中从事Ad hoc网络单播路由协议及其

性能评定的研究，现已发布了一些路由草案，IETF下一步还将就如何实现多播

路由以及QoS等问题展开讨论[3]。

1.3 Ad hoc网络的体系结构

由于Ad hoc网络的工作环境与有线网络存在较大的差异，所以在选用的技

术上与有线网也有差别，这些差别主要体现在网络的低三层：即物理层、数据

链路层和网络层。下面根据MANET网络的特点，参照OSI模型，给出了移动Ad

hoc网络体系结构[4]。

应用层

表示层

会话层

高层应用

WAP Internet 应用移动核心网业务

中间件地址服务、群通讯共享内存

传输层无线TCP/UDP

网络层表驱动路由按需驱动路由其它

DSDV FSR DSR AODV

数据链路层 IEEE 802.2 实时LLC

物理层蓝牙 IEEE 802.11 实时物理层

表1-1 MANET网络体系结构图

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