基于Ad Hoc网络的AODV路由协议的研究与改进

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移动Ad Hoc是具有无线通信功能的节点组成的临时、多跳、无中心的自治系统,它的架设不需要任何预设的基础设施,可以广泛的应用于军队、抢险救灾、自然环境恶劣和交通不便的地方。网络中的节点可以自由的进入或退出网络,有很强的灵活性,所以某几个节点的故障不会影响整个网络的运行。由于Ad Hoc网络动态拓扑的特点,导致传统的路由协议不能很好的应用到其中,如何为Ad Hoc网络提供一个稳定高效的路由具有极其重要的研究价值。AODV路由协议就是在这种情况下提出来的。AODV是反应式路由,也就是说它只有在节点有数据要发送的时候才发起路由寻找,这样就不必通过周期性的广播路由信息来维护节点与节点之间的通信,可以大大的降低网络开销。然而,随着研究的深入,AODV的许多缺点也暴露了出来,如时延较长、过度的消耗某一节点的能量、不能动态的选择最优路由、广播风暴等问题。因此,有必要对AODV路由协议进行改进,使其更好的适应Ad Hoc网络。本文首先介绍了Ad Hoc网络的发展历程以及该领域的研究现状,然后从整体上介绍了Ad Hoc网络的特点、应用场合以及发展前景,同时分类介绍了Ad Hoc网络中的路由协议,并对其进行了比较,接着提出了一些衡量网络性能的指标。然后研究了AODV路由协议的运行机制,并从概率和簇方面提出了对AODV路由协议进行改进的方法。最后提出了基于概率方面和簇头方面的改进方法。本文主要贡献如下:1:AODV在第一次接收到RREQ时,会无条件的转发。这样固然可以尽快的找到合适的路由,但易造成广播风暴,加大网络的开销。通过研究可以知道,转发一个RREQ所增加的最大有效广播范围是61%。因此,我们可以通过一定的方法舍弃一些RREQ。这样既不会影响路由查找,同时又在一定的程度上降低了广播风暴。该方法通过计算节点的邻居数目,对不同的节点采用不同的转发概率。通过NS2仿真模拟可以知道,这种改进方法对降低网络风暴,降低时延有一定的作用。2:AODV在查找到一条合适的路由后,除非发生路由中断,否则它是不会重新寻找其它路由的。但Ad Hoc网络的拓扑结构随着网络中节点的移动时刻发生变化,更好的路由也有可能随着出现。AODV长期的使用同一条路由,有可能使某一节点过早的死亡,从而降低网络的生存时间。基于这两方面的考虑,提出了基于能量的簇头选择算法。该算法通过在邻居节点中选择一个剩余能量最大的节点当做簇头,为防止节点能量被过度的消耗设置了能量阈值。对于簇头节点规定了它所能管理的最大节点数。选好簇头之后,该区域的数据传输就由该簇头负责,通过定时的运行簇头维护算法,避免簇头能量过度的消耗。这种改进方法避免了传统的簇头算法需要GPS划分区域的缺点,通过仿真模拟知道该方法可以降低节点的死亡率,延长网络的生存时间。
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