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ad-hoc网络--大学毕业论文设计.doc
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1、导论中文摘要一个Ad Hoc网络就是许多通信设施或节点之间的通信,但是没有固定的物理设施或固定的连接关系。AODV算法是一个经典的路由算法,弄懂AODV算法的基本原理和程序实现对进一步掌握Ad Hoc网络技术是十分必要的,在这个前提下,本文对AODV算法思想,原理及程序实现进行了学习和研究。首先,要学习AODV的思想和原理,为以后的程序分析做好知识准备。按需距离矢量(AODV)路由协议是Ad Hoc网络的一种动态路由协议,是在依据要求的基础上来进行Ad Hoc网络的路径路由的。AODV协议的操作是开环的。其次,要弄清AODV的算法的流程。AODV算法分为两个部分,路由发现和路由的维护。AODV
2、路径发现机制是依靠路由请求控制消息(RREQ),路由应答控制消息(RREP),和路由应答确认控制消息(RREP-ACK)来完成的。AODV 路由的维护是当网络中已建立路由发生变化的时候,网络对各节点的处理,其主要依靠对每个节点的路由表进行操作来完成的。最后,就是要进行程序分析,分析程序的结构及所有的函数,弄清用计算机语言写成的程序是如何实现AODV算法的功能的,写出分析表格或者画出结构图。这些工作为进一步改进AODV算法做好分析的准备。关键词:Ad Hoc网络 AODV 路由算法 程序分析 导论目 录第1章导论11.1 移动Ad Hoc网络简介11.1.1 移动Ad Hoc网络发展历史简述11
3、.1.2 移动Ad Hoc网络具有的特点31.2 AODV协议算法简介51.3 研究动机51.4 论文结构7第2章路由算法分析92.1 AODV原理92.1.1 AODV算法基本流程9第3章AODV协议程序分析113.1 总体框架分析11lStartRouting函数12第4章总结XIII参考文献XV致 谢XVIIIX第1章 导论第1章 导论1.1 移动Ad Hoc网络简介20世纪70年代,美国国防部高级研究计划局(DARPA)启动了“战场环境中的无线分组数据网”项目,研究在战场环境下利用分组无线网进行数据通信。1983年和1994年,DARPA又分别于启动了抗干扰自适应网络项目SURAN(S
4、urvivable Adaptive Network)和全球移动信息系统GloMo(Globle Mobile Information Systems)项目,对能够满足军事应用需要的移动通信系统进行更深入的研究。后来,IEEE802.111标准委员会采用了“Ad hoc网络”一词来描述这种特殊的自组织无中心多跳无线网络结构,Ad hoc网络由此诞生。1.1.1 移动Ad Hoc网络发展历史简述移动Ad Hoc 网络技术不是一种新技术,已有30年发展历史。下面图1-1给出了Ad Hoc网络的发展概况。图1.1 移动Ad Hoc网络发展历史图 移动Ad Hoc网络的思想最早可追溯到1968年的AL
5、OHA网络。ALOHA网络的研究目标是为了将夏威夷的教育设备连接在一起。ALOHA采用固定基站和分布式信道访问管理,为之后分布式信道访问技术的研究和开发提供了基础。ALOHA协议是单跳协议,不支持路由功能。受到ALOHA网络和早期固定分组交换网络开发成功的鼓舞,DARPA在1973年开始研制分组无线网络(Packet Radio Network,PRNET)。PRNET是多跳网络,提供集中式和分布式的操作管理机制。正是由于PRNET的研制成功,才使人们认识到多跳技术能够提高网络容量。在路由协议方面,PRNET首先引入了主动多跳路由算法,其工作原理如下:每个节点维护一张其相邻分组电台(Packe
6、t Radio,PR)和到达这些相邻的链路质量列表。通过主动的向其他所有广播其存在来建立路由。使用一种特定的分组无线组织包(Packet Radio Organization Packet,PROP)进行主动广播。但是,PROP广播导致传输大量的控制分组,这就限制了网络的扩展性。事实上,在PRNET中,网络中的PR数量不能够超过个。相邻PR数量也被限制在个月内。PRNET中的分组电台和控制设备体积大,功耗大,从而限制了系统的处理能力。抗毁无线网络(Survivable Radio Network,SURAN)是美国国防部高级研究计划局(DARPA)于年开发的,主要解决PRNET的遗留问题,网络
7、扩展性,安全,处理能力以及能量管理。SURAN的主要研究目标是开发网络算法,采用这些网络算法使网络能够扩大到数万个节点;能够对抗安全攻击;能够采用低成本,低功耗小型电台支持复杂的分组无线网络协议。到了世纪年代后期和年代初期,随着Internet基础设施的增长,微型计算机革命使得初期分组无线网络思想更加实用,更加切实可行。为了使全球信息基础设施支持无线移动环境,DoD在年启动了DAPRA全球移动信息(Global Mobile,GloMo)系统计划。GloMo计划的研究目标是支持无线装置之间随时随地的以太网类多媒体连接;解决所谓的移动Ad Hoc网络的(移动(Mobile),多跳(Multiho
8、p),多媒体(Multimedia)问题;美国陆军在1997年实现的战术Internet(Tactical Internet,TI)是迄今为止所实现的规模最大的移动无线多跳分组无线网络。TI采用直接序列扩频的时分多址电台,数据传输速率为几十kb/s,节点之间采用经过修改的商用Internet协议进行网络互联。这使我们认识到:商用有线协议不能处理拓扑变化问题以及数据速率低而比特误码率高的无线链路。1999年,美国海军陆战队提出了另外一个移动Ad Hoc网络,即增强型沿海战场先进概念技术示范(Extend the Littoral Bsttle-space Adanced Concept Tech
9、nology Demonstration,ELBSCTD),用于演示海军舰艇部队作战概念。从海上舰队到地面,海军陆战队队员需要通过空中继续跨视距(Over The Horizon,OTH) 通信。从上面可以看出,开发移动Ad Hoc网络具有很强的军事背景,其研究还在继续进行。即使是现在,DARPA也正在支持多种研究项目,例如,未来战斗系统(Future Combat System,FCS),联合战术电台系统(Joint Tactical Radio System,JTRS),美国空军(Future Combat System,USAF)航空网特别工作组织定的航空网体系结构,均包括了移动Ad H
10、oc网络问题。1.1.2 移动Ad Hoc网络具有的特点移动Ad Hoc 网络由一组无线移动节点组成,是一种不需要依靠现在固有通信网络基础设施的,能够迅速展开使用的网络体系,没有任何中心实体,自组织,自愈的网络;各个网络节点相互协作,通过无线电路进行通信,交换信息,实现信息和服务的共享;网络节点能够动态的,随意的,频繁的进入和离开网络,而常常不需要事先示警或通知,而且不会破坏网络中其他节点的通信。图1.2 Ad Hoc网络示例上图举例说明了一个有个节点和他们之间相互连接的小的网络的例子,节点是可以发生移动的,如果他们之间有一条连接突然断掉了,另一条连接就会生成。在这里,从移开,断开与的连接,并
11、与,建立新的连接。大部分的算法都允许新节点的出现和旧节点的消失。这是因为一个网络没有一个中心控制和固定的物理结构。它的结构应该是分布式的,像寻址和鉴别应该设计在一个分布式的环境里。移动Ad Hoc网络是对等网络。这是移动Ad Hoc网络与使用基站和固定基础通信设施的蜂窝网络之间的一个重要区别。移动Ad Hoc网络中的节点具有游牧特性,节点在一定区域内自由移动,动态的产生和拆毁其与其他节点的关系。与大多数传统无线网络相比,在设计和操作移动Ad Hoc网络中所遭遇的主要挑战来源于缺乏集中式实体,节点迅速移动的可能性,以及所有通信都是在无线媒介上进行的这个事实。基于Ad Hoc 网络本身特点,对Ad
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