1、学 科 门 类 ：工 学 单位代码：90006中 图 分 类 号 ：TP915 密 级 ：公 开硕士研究生学位论文舰船编队无线自组织网络路由协议研究一 级 学 科 ： 信 息 与 通 信 工 程学 科 专 业 ： 通 信 与 信 息 系 统 研 究 方 向 ：宽 带 网 络 与 交 换 技 术二 零 零 九 年 三 月解放军理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中
2、以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。研究生签名：年 月 日I摘 要舰船编队自组织网络是 Ad Hoc 网络技术的典型应用之一，具有拓扑规律性变化、业务流量分布不均衡、特殊的物理信道等不同于一般 Ad Hoc 网络的特点，这些特点使一般的路由协议很难适应舰船编队网络的应用需要。本论文在现有研究的基础上，以舰船编队网络应用为背景，设计了一个混合式的路由协议，并针对舰船编队网络的突出的负载均衡问题进行深入的研究，提出了一种负载均衡算法。论文的研究工作主要体现在以下几点：1、设计了一种适用于舰船编队自组织网络的路由协议。协议采取了拓扑变化感知和路由缓存保持策略提高路由质量；引入了
3、多点中继机制限制路由控制分组的广播；融合跨层设计思想减小路由开销。从而降低了协议对网络资源的占用，提高网络的性能。2、设计了一种简单高效的负载感知方法。在这种方法中，节点用物理信道的忙闲比例来表征网络的负载状态，不仅对网络的负载状态描述准确，而且不需要增加网络开销，具有很好的适用性。3、设计了一种基于历史信息和概率路由准入的负载调度算法。节点根据历史负载信息和概率算法进行路由准入的判断，完成对负载的均衡调度。算法具有自学习、自适应的特点，在没有增加任何网络开销的基础上，能够对网络中的负载进行动态准确的调度，且算法对各种反应式路由协议都具有很好的适应性。4、在 Qualnet 仿真平台上实现了适
4、用于舰船编队网络的路由协议和负载均衡算法，并对协议和算法进行了详细的仿真分析，验证了协议和算法的有效性与适用性。在 Qualnet 仿真平台上对协议和算法的仿真表明，论文所设计的路由协议能够很好的适应舰船编队网络的特点，较好的满足应用需要，相比于主流的 DSR 和 ZRP协议，舰船编队网络的路由协议在丢包率、时延和路由开销等方面均具有明显的优势；论文所设计的负载均衡算法能够很好的解决舰船编队网络的负载均衡问题，在网络吞吐量和时延等方面提升网络的性能，性能提升最大分别达到 10%和 20%。本论文的研究成果对 Ad Hoc 网络路由协议的研究具有较高的参考价值。解 放 军 理 工 大 学 硕 士
5、 学 位 论 文II关键词：Ad Hoc 网络；路由协议；拓扑；负载均衡；丢包率；时延；吞吐量；解 放 军 理 工 大 学 硕 士 学 位 论 文AbstractThe fleet group self-organizing 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、
6、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 in-depth research on the prominent problem in the flee
7、t group self-organized network. Then we proposed a kind of load balance routing algorithm. The main work of the paper is as follows:1、A routing protocol is designed for the fleet group self-organized network. We adapt topology change sensation and routing cache holding mechanism to improve the quali
8、ty of routing; introduce the mechanism of MPR to limit the broadcasting of routing control packet; integrate the cross-layer idea to reduce routing overhead. We adapt these measures to reduce the waste of the routing protocol and to make the network effectively.2、One simple and efficient load sensat
9、ion 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. 3、We design a load balance algorit
10、hm 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 self-studying and self-adapting, and it can balance the network load dynami
11、cally and accurately with no extra overhead. Also the algorithm is suitable for other reactive routing protocols.4、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 v
12、erify the accuracy and adaptation.The simulation of the protocol and algorithm on the simulation platform shows that the protocol designed in the paper is suitable for fleet group self-organizing network and can meet the needs of application. Compared to DSR and ZRP protocol ,the protocol designed h
13、as obvious advantages on aspect of packet lost rate、end to end delay and routing overhead; 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 resea
14、rch 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 解 放 军 理 工 大 学 硕 士 学 位 论 文IVrate, end to end delay, network throu
15、ghput.V目录摘 要 .IAbstract .II目录 .III图清单 .V表清单 .VI第一章 绪论 .11.1 课题来源及背景 .11.2 本课题研究的目的和意义 .11.3 相关技术及研究现状 .21.4 论文的主要工作 .41.5 论文的内容组织 .5第二章 MANET 中的路由协议 .72.1 引言 .72.2 先应式路由协议 .82.2.1 WRP14路由协议 .82.2.2 DSDV15路由协议 .92.2.3 FSR16路由协议 .102.2.4 OLSR17路由协议 .112.3 反应式路由协议 .122.3.1 DSR18路由协议 .132.3.2AODV19路由协议
16、.142.3.3TORA20路由协议 .152.4 混合式路由协议 .152.4.1ZRP21路由协议 .162.4.2SHARP22路由协议 .162.5 几类路由协议的比较 .172.6 小结 .18第三章 舰船编队无线自组织网络的路由协议设计 .193.1 引言 .193.2 舰船编队网络的场景特点 .193.3 协议设计 .203.3.1 协议设计思想 .203.3.2 近距离路由规则 .203.3.3 中远距离路由规则 .213.3.4 差错处理 .263.3.5 协议的跨层交互 .263.4 仿真及分析 .273.4.1 仿真平台介绍 .273.4.2HSRP 协议的仿真实现 .2
17、83.4.3 仿真设置 .28解 放 军 理 工 大 学 硕 士 学 位 论 文VI3.4.4 协议性能分析 .313.5 小结 .36第四章 负载均衡路由协议研究 .374.1 引言 .374.2 负载均衡问题的提出 .374.3 当前负载均衡路由协议研究 .374.3.1 负载感知方法 .384.3.2 负载调度策略 .394.3.3 典型的负载均衡路由协议 .414.4 负载均衡算法及协议设计 .434.4.1 基于信道负荷的负载感知 .434.4.2 基于历史信息和概率路由准入的负载调度 .454.4.3 协议设计 .494.5 仿真分析 .564.5.1 负载感知性能分析 .564.5.2 路由准入负载均衡性能分析 .594.5.3 基于概率函数的路由准入性能分析 .614.5.4 协议性能分析 .634.6 小结 .65第五章 结束语 .675.1 论文工作总结 .675.2 下一步工作 .68在学期间的研究成果 .69参考文献 .71
