移动Ad hoc网络服务模型的研究

AdHoc网络技术浅析网络什么是AdHoc网络技术？AdHoc网络技术是指无需使用传统基础设施，而借助设备之间的直接通信，形成一种基于临时性网络连接的通信网络。

这种网络连接不需要任何外部实体，可以在没有网络基础设施的情况下，直接提供点对点的连接。

因此，AdHoc网络技术往往被用于在没有网络基础设施的地方进行临时性通信。

AdHoc网络技术的优点AdHoc网络技术具有以下几个优点：独立网络使用AdHoc网络技术，可以在没有基础设施的情况下，直接将设备连接起来，形成独立的网络。

这种网络可以在特定场合下提供更为灵活的通信方式，例如在军事行动中的应用，可以在敌人破坏基础设施之后继续进行通信。

便携性AdHoc网络技术可以在没有网络基础设施的情况下使用，只需要具备一定的设备即可，因此非常便携。

例如，在野外旅行或露营时，可以使用AdHoc网络技术，与同伴直接建立联系。

高度可靠性由于AdHoc网络技术的连接是基于点对点的，网络中任何一个设备都只需要和相邻的设备通信，因此该网络具有很高的可靠性。

即使网络中某个节点出现问题，也不会影响其他节点的通信。

AdHoc网络技术的应用领域军事行动AdHoc网络技术在军事行动中具有广泛的应用。

在没有网络基础设施的环境下，可以使用AdHoc网络技术，与队友和上级保持通信，获取行动指令和情报信息。

这种方式具有很高的隐蔽性和灵活性。

灾难救援在灾难救援中，基础设施往往会被破坏，导致通信中断。

使用AdHoc网络技术，救援队伍可以直接与周围的设备建立联系，传递救援指令和救援信息，提高救援效率。

航天飞行在航天飞行中，由于地面和卫星通信不稳定，使用AdHoc网络技术可以在太空中建立连接，传递指令和数据，提高飞行安全和效率。

AdHoc网络技术的局限性虽然AdHoc网络技术具有很多优点，但是也存在着以下的局限性：覆盖范围受限AdHoc网络技术的覆盖范围主要由设备间的距离和信号强度决定。

对于远距离传输，信号衰减严重，可能导致连接失败或者速度缓慢。

最高传输速率的移动ADHOC路由协议小探引言Ad Hoc 网络又称为多跳网络、无固定基础设施的网络或自组织网络，是由一组带有无线收发装置的自主的无线节点或终端通过相互合作形成的网络，可以独立于固定的基础设施，是一种自创造、自组织和自管理的网络。

移动自组网作为移动计算的一种特殊形式，由于它不需要固定的基站，各个节点均可自由移动，且能实现动态的链接，加上其具有生存性极强，且创建与移动极为方便的特点，在许多特殊情况下有着不可替代的作用，可广泛应用于国防战备、灾难援助、法律执行等无法得到有线网络支持或某些只是临时需要通信但建立有线通信网络代价太大的环境，且可以作为生存性极强的后备网络。

同时，随着移动自组网络研究的发展和相关产品的成熟，移动自组网必将越来越受到人们的重视。

路由协议作为影响网络性能的一个重要因素，是确保移动自组网络正确运行的关键。

路由协议的主要作用是迅速准确地计算到达目的节点的路由，同时通过监控网络拓扑变化来更新和维护路由。

移动Ad Hoc 网络的路由协议大致可以分为两种：表驱动路由和按需路由两大类。

1 表驱动路由协议与按需驱动路由协议表驱动路由协议又称先应式路由协议中，每个节点中维持有一张路由表以存储网络中达到其它所有节点的路由信息，各个邻居节点之间周期性地广播路由信息分组来交换路由信息,维持更新路由。

表驱动路由协议的优势在于能够很快地从路由表中找到对应于目的地的路由表项，相对于反应式的路由协议，能够很好地控制分组传输的时延，因此比较适合于数据传输实时性要求很高的应用场合，不太适合网络拓扑变化非常迅速的场合，因为网络拓扑的迅速变化可能使得路由表中的路由信息很快失效。

按需路由协议又称反应式路由协议,运行该协议的节点不需要维持及时准确的路由信息,在需要发数据时才查找路由。

每个节点中都存在路由发现过程和路由维护过程,前者负责寻找相应的路由,后者负责维护一个已建立的路由,直至目的节点不可达或不再需要该路由。

・42・ 计算机与信息计术 网络天地基于Ad Hoc 和移动IP 的无线移动网络技术分析与研究许绘香 张 慧（中州大学信息工程学院 河南 郑州 450015）摘 要 简要介绍了Ad Hoc 和移动IP 的工作原理，探讨了一种基于Ad Hoc 和移动IP 集成的无线移动网络体系结构，并分析了其工作过程和服务性能。

关键词 Ad Hoc 移动IP 无线移动网络0 引言随着互联网和移动通信技术的飞速发展，无线移动互联网（Wireless Mobile Internet）正日益受到人们的关注。

它使全球网络基础设施可以实现随时、随地、无缝地接入，从根本上改变了全球通信业的面貌。

目前，通过移动IP 实现Ad Hoc 接入Internet 以拓展互联网的无线应用范围，正成为无线移动网络技术的研究热点。

1 Ad Hoc 网络和移动IP 技术概述1.1 Ad Hoc 网络概述Ad Hoc 网络即自组网（Self Organized Network），是一种特殊的对等式网络，它使用无线通信技术，由一组带有无线收发装置的移动节点组成，网络中所有节点的地位平等，无需设置任何的中心控制节点，也被称为多跳无线网（Multihop Wireless Network ）、无固定设施的网络（Infrastructureless Network），具有无中心、自组织、多跳路由、动态拓扑等特点。

Ad Hoc 网络通过移动节点间的相互协作来进行网络互联，而不依赖于任何固定的网络基础设施，每个移动节点都具有报文转发能力；当一个节点需要和另一个节点通信时，它或使用直接的无线链路，或通过到目的节点的多个中间节点的转发，即经过多跳路由，从而实现网络的自动组织和运行。

Ad Hoc 网络路由协议通常被分为两类：先验式（proactive）和反应式（reactive）。

先验式协议通过周期性路由控制信息的交换，每个节点始终维护到网络中所有节点的路由，如DSDV 和OLSR；反应式协议在节点需要时才发现路由，并且仅维护活动路由，如AODV 和DSR。

Ad-Hoc（点对点）模式组网方案一、AD——HOC简介ad-hoc模式就和以前的直连双绞线概念一样，是P2P的连接，所以也就无法与其它网络沟通了。

一般无线终端设备像PMP、PSP、DMA等用的就是ad-hoc 模式。

在家庭无线局域网的组建，我想大家都知道最简单的莫过于两台安装有无线网卡的计算机实施无线互联，其中一台计算机连接Internet就可以共享带宽。

如下图所示，一个基于Ad-Hoc结构的无线局域网便完成了组建。

Ad-Hoc结构是一种省去了无线AP而搭建起的对等网络结构，只要安装了无线网卡的计算机彼此之间即可实现无线互联；其原理是网络中的一台电脑主机建立点对点连接相当于虚拟AP，而其它电脑就可以直接通过这个点对点连接进行网络互联与共享。

由于省去了无线AP，Ad-Hoc无线局域网的网络架设过程十分简单，不过一般的无线网卡在室内环境下传输距离通常为40m左右，当超过此有效传输距离，就不能实现彼此之间的通讯；因此该种模式非常适合一些简单甚至是临时性的无线互联需求。

无线网卡的种类二、无线网卡的种类二、现在无线网卡的接口方式主要有PCMCIA、PCI、USB以及CF四种(如图1-4)。

PCI是周边元件扩展接口(Peripheral Component Interconnection)的缩写，其局部总线是32位或64位总线，它是专为高度集成的外围部件、扩充插板和处理器/存储器系统而设计的互联机制。

PCI一经推出就成为目前高性能微机普遍支持的总线。

目前PC机上的PCI是32位的，它的数据传输率最高可达132Mbytes/s，而其未来版本使用64位总线传输时，将达到264Mbytes/s的传输率。

USB是Universal Serial Bus的缩写，中文名为通用串行总线。

它是由IBM、Intel及Microsoft等多家公司共同开发的新型外设连接技术，这一技术解决了目前串行设备和并行设备的连接复杂性，大大简化计算机与外设的连接过程，同时连接设备可以达到127个。

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专题专题:《数据通信》2003 年第4 期1 5移动A d Ho c 网络研究与发展现状移动Ad Hoc 网络研究与发展现状方旭明( 西南交通大学计算机与通信工程学院)摘要: 本文简要介绍移动ad hoc 网络发展的历史、理论和技术上的一些热点问题, 以及它的一些应用, 从而给读者一个概括性的了解, 为进一步学习和研究移动ad hoc 网络奠定一些基础。

为了便于读者跟踪国外先进的研究成果, 本文最后介绍了一些在这一领域比较活跃的研究机构以及他们的主要工作。

关键词: 移动 A d Hoc 网络自组网 A C 协议路由协议蓝牙网络应用M 一、移动AdHoc 网络的历史一般认为, 没有基础设施的网络出现在20 世纪70 年代, 在最初开发报文交换技术( 后来发展成因特网) 不久, 美国国防部高级研究规划署(DA R PA ) 资助了一项特别的研究—分组无线网络( Packet R ad io N etw o rk ) , 即让报文交换技术在不受固定或有线的基础设施限制的环境下运行。

最初的动机之一就是满足战场生存的军事需求。

在战场恶劣的环境下, 通信设备不可能依赖已经敷设的通信基础设施, 一方面这些设施可能根本不存在, 另一方面, 这些设施会随时遭到破坏。

因此, 能快速装备、自组织的移动基础设施是这种网络区别于其他商业蜂窝系统的基本要素。

在结构上, 这种网络是由一系列移动结点组成, 是一种自组织的网络, 它不依赖于任何已有的网络基础设施。

网络中的结点动态且任意分布, 结点之间通过无线方式互连, 它将分组交换网络的概念引伸到广播网络的范畴。

这项工作开辟了移动自组网(M ob ile A d Hoc N etw o rk , 简称A d Hoc 网络或M AN ET ) 研发的先河[ 1 ]。

21科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 信 息 技 术从Ad-hoc网络的工作特点来看,该网络属于一种自分组、无需中央节点、基本上很少需要进行人工干预的移动无线网络联接形式。

目前运用比较广泛的无线网络如:WLAN、数字蜂窝网络。

这些网络的无线网络设施都比较完善。

Ad-hoc网络的硬件设施却处于初级阶段,网络的管理还不足以满足用户的需要。

近些年,无线网络的发展速度非常迅速,无论是个人用户还是移动运营商都对这项技术抱有非常大的期望。

随着这几年来无线移动通信网络的发展,个人用户对于无线网络的需求量非常大。

而对于Ad-hoc网络的移动性管理工作成为了各种工作的重中之重。

1 Ad-hoc 网络拓扑结构下面首先研究一下移动通信网络的拓扑结构。

A d -h o c 网络的拓扑结构分成两种式样,分别是平面结构及分层结构两类。

其中平面结构中各个节点的位置都是平等的,节点与节点间可以通过多条路由通信,此外业务不同,通信的路径也不尽相同。

图1为平面拓扑结构示意图。

分层式的拓扑结构和平面式不同。

该种结构利用层次划分对平面化的网络结构进行解析从而很好地对网络进行管理。

下图2为分层化的网络拓扑结构。

Ad-hoc网络在计算机网络中和移动通信网络当中占有很重要的地位。

在Ad-hoc 网络中采取了分组交换的网络数据传输模式,而没有采用相对落后的电路交换网络模式。

而移动网络的通信终端一般为个人通信终端,例如个人智能电话,笔记本电脑等便携移动通信设备。

当这样的移动通信终端进入到网络当中,并且从网络的一个点移动到另外一个点的时候会使得整个网络的拓扑结构中各个节点相互连接变化,这个变化过程是不可预测的。

Ad-hoc网络通过一定的管理机制来发挥各节点之间的功能。

但是现在的无线移动网络出现了一些新的特点例如:终端高速移动、节点数量大。

这样一些问提将直接导致节点的管理难度加大。

湖南大学硕士学位论文Ad Hoc网络的网关技术研究及改进姓名：***申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：***20070413硕士学位论文摘要无线自组织网(Ad Hoc)是一种新型的网络，它可以在几乎任何环境下动态的完成配置而不需要其它基础设施。

和传统的网络相比，它具有自组织、多跳路由和动态拓扑等特点，网络中的节点具有移动终端和路由器的双重功能。

移动IP是一种简单的可扩展的全球Internet移动解决方案，它可以使移动节点不需改变原有的IP地址，也可在不同的子网间切换而同时又能保持正在进行的通信。

它的可扩展性使其可以在整个Internet上应用，因此将移动IP技术应用于Ad Hoc网络可以很好的实现Ad Hoc网络与 Internet的互联，从而使得移动Ad Hoc网络用户能够通过移动IP方便的获得Internet上已有的丰富的服务。

AODVPlus是一种改进的按需路由协议，该协议通过引入网关广告消息机制，使得移动Ad Hoc网络能与Internet互联。

本论文通过建立一个Ad Hoc网络模型，对AODVPlus协议和应用移动IP的AODV协议进行仿真比较，对传输率、丢包率及端到端时延统计后的数据进行分析，AODVPlus解决方案相对移动IP有较明显的性能提升，但是在网关切换时，移动IP表现得更稳定。

无论是移动IP整合方案，还是AODVPlus互联方案，都需要进行定期的消息广播以维护路由链接，这都将消耗掉大量网络资源。

本论文通过修改NS2中移动节点结构引入多信道多接口，使得路由协议能够灵活调用多信道功能。

对于增加的信道需要对其进行合理分配。

根据AODVPlus协议的实现机制，本论文提出一种对应的信道分配策略，并通过仿真模拟与单信道进行比较分析。

多信道多接口在一定程度上改善了网络互通的性能，但有效的多信道分配策略显得尤为重要。

关键词：无线自组织网；移动IP；按需路由协议；多信道多接口；分配策略Ad Hoc网络的网关技术研究及改进AbstractAd Hoc network is a newly-style networks, and it can be flexibly deployed in almost any environment without the need of infrastructure based stations. Ascompared with traditional networks, Ad Hoc network has some characteristics such as autonomous, multi-hop routes and dynamic topology, and in which mobile node is not only a mobile terminal but also a router.Mobile IP is a simple and extensible mobility solution for global Internet and it can help mobile nodes being able to keep normal communications while roaming between different subnetworks, but not need to change IP address. Because of its extensibility, Mobile IP is applicable to global Internet, and so applying Mobile IP to Ad hoc networks which can achieve integration of Mobile IP and Ad Hoc network. Via this integration, mobile hosts which in Ad Hoc networks can enjoy tremendous services already exist on the Internet through Mobile IP, and for which Ad Hoc network is more adaptive to modern communication.In this thesis the Ad Hoc routing protocol AODV is used and modified to examine the interconnection between a mobile Ad Hoc network and the Internet by broadcasting gateway advertisement. For this purpose, Network Simulator 2 has been used. Moreover, the evaluation has been done according to three metrics: the bit rate, the packet loss and the end-to-end delay. The network performance is improved largely while it did not outperform through Mobile IP while switching gateways.Both Mobile IP and AODVPlus send broadcast advertisements periodically to keep the link of route, it will use up the resource of mobile Ad Hoc network. In this thesis, the architecture of mobile node has been modified to support multiple channels and multiple interfaces in AODVPlus, a distributive strategy of multiple channels has been simulated to analysis according to characteristic of AODVPlus. In some degree, the network performance is imporved, while the distributive strategy is the key to mulitple channels.Key Words: Ad Hoc; Mobile IP; AODVPlus; Multi-channels;Distributive Strategy硕士学位论文插图索引图2.1 Ad Hoc网络节点结构 (5)图2.2 平面结构 (5)图2.3 单频分级结构 (6)图2.4 多频分级结构 (6)图2.5 三种类型网关 (8)图2.6 Ad Hoc路由分类 (11)图2.7 AODV协议的基本工作流程 (13)图2.8 单信道反向链路信息 (14)图3.1 OSI模型、TCP/IP参考模型、MANET协议栈 (16)图3.2 移动节点、网关、Internet节点使用的协议栈 (17)图3.3 NOAH模型 (18)图3.4 静态路由配置 (18)图3.5 移动 IP的隧道 (20)图3.6 移动 IP的三角路由 (22)图3.7 移动 IP的优化路由 (22)图3.8 Ad Hoc网络与Internet互联 (23)图3.9 路由发现过程 (23)图3.10 FA- RREP过程 (24)图3.11 网关广告消息(GWADV)格式 (25)图3.12 RREQ_I请求消息格式 (26)图3.13 混合网关发现方式 (27)图3.14 Tcl/C++分裂模型 (27)图3.15 仿真模型 (29)图3.16 传输率 (29)图3.17 丢包率 (30)图3.18 端到端传输时延 (31)图4.1 移动节点结构 (34)图4.2 多信道多接口移动节点结构 (35)图4.3 AODVPlus多信道分配 (38)图4.4 AODVPlus多信道数据传输 (38)图4.5 多信道反向链路信息 (39)Ad Hoc网络的网关技术研究及改进图4.6 路由缓冲区溢出 (39)图4.7 运动模型 (40)图4.8 传输率 (41)图4.9 丢包率 (41)图4.10 传输时延 (42)硕士学位论文附表索引表3.1 节点初始设置 (28)表3.2 模型参数设置 (28)表3.3 部分MIP路由表 (31)表3.4 部分AODVPlus路由表 (31)表4.1 环境配置 (40)湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

目录内容摘要 (3)ABSTRACT (4)移动AD-HOC网络高效路由研究——路由优化 (5)第1章绪论 (5)1.1移动AD-HOC网络概述 (5)1.2AD-HOC网络的发展简述 (7)1.3AD-HOC网络的特点 (8)1.4AD-HOC网络的基本构成及其类型 (9)1.5移动AD-HOC网络的应用 (10)第2章 AD-HOC网络中的路由协议 (11)2.1移动AD-HOC网络中路由协议面临的问题 (11)2.2AD-HOC网络路由协议设计思路 (12)2.3AD-HOC网络路由的分类 (12)2.4AD-HOC网络中几种基础的路由协议 (13)2.4.1目的排序距离矢量（DSDV）协议 (13)2.4.2按需距离矢量（AODV）协议 (14)2.4.3动态源路由（DSR）协议 (17)2.4.4 临时排序路由算法（TORA） (18)2.4.5 簇头网关交换协议（CGSR） (20)2.4.6基于关联性的路由（ABR）协议 (21)2.5几种路由协议的比较 (22)第3章NS-2（NETWORK SIMULATOR ,VERSION 2） (25)3.1概述 (25)3.2NS-2安装 (25)3.3NS-2仿真步骤 (29)第4章经典AD-HOC路由协议的改进技术分析 (30)4.1未改进前DSR协议分析 (30)4.1.1 DSR路由协议的缺陷分析 (30)4.1.2 DSR路由协议的改进方法 (31)4.2仿真实现 (31)4.2.1性能参数的选择 (31)4.2.2生成仿真对象 (32)4.2.3 生成运动对象 (33)4.2.4 仿真结果处理及分析 (35)4.2.5 仿真结果格式 (36)4.3DSR协议改进后分析 (37)4.4小结 (40)总结 (41)参考文献 (42)致谢 (43)内容摘要近年来，移动AD-HOC网络作为新兴的无线通信网络，逐渐引起了业界的广泛关注，成为研究的热点。

全国第三届研究生数学建模竞赛题目：Ad Hoc网络中的区域划分和资源分配问题的研究摘要：针对Ad Hoc网络中的区域划分和资源分配问题，本文根据优化设计的思想充分权衡各方面的因素，利用图论、排队论等方面的知识对问题作出了深入的研究和具体建模。

关于区域划分问题，在充分保证不出现通信盲区前提下，分别就有湖泊和无湖泊两种情况建立最优化模型。

借助Matlab数学软件利用计算机搜索求解的方法，分别以圆的半径和圆心坐标为搜索因子对整个正方形通信区域进行遍历，求解出最优区域划分。

进一步建立了着色模型对于信道安排问题作出具体求解。

问题一中相交面积占整圆面积的5％和18％这两种情况时的最少圆的个数分别为：45、64，最少需要3条信道，并得到具体的区域划分图及信道安排着色图（见picture 6）。

问题二在有湖泊和圆半径变动的情况下得到最小的圆半径之和为4314.8，同时给出了区域划分方案和信道安排的着色图（见picture 7 ）。

问题三基于附表一的调研数据，分别针对有湖和无湖两种情况进行建模求解，得到最小的半径之和分别为：4034.4、4213.5，并分别给出最优的区域划分方式和信道的具体着色图形（分别见picture12~15 ）。

对于网络的抗毁性本文主要从图论的连通性方面入手，利用最大流量最小割集定理，分别对各划分方式的抗毁性作出具体的讨论，得到Ad Hoc网络的抗毁性较强。

问题四在问题三无湖泊的情况下，利用计算机仿真用户的移动，具体讨论了前十位用户移动时对整体网络连通性的影响。

问题五在问题三网络划分的基础上，从节点的能源消耗方面入手，建立最小最大模型，最小：工作时间最短的节点（第一个退出网络的节点）；最大：第一个退出网络的节点的工作时间最长，根据模型求解得到较为节能的区域划分方式及信道安排（见picture 17 ）。

并通过对该网络的运行状况进行分析，对组网方式提出的合理的改进意见。

问题六在问题五区域划分方式的基础上通过排队论模型，对信息通信中的丢包概率进行分析，进而对此时网络的通信质量作出了定量评价。

移动Ad Hoc网络QoS路由技术研究的开题报告本课题主要研究Ad Hoc网络中QoS路由技术，探讨其在移动情境下的性能优化和效率提升方法。

随着移动设备的普及和无线覆盖范围的扩大，Ad Hoc网络越来越受到关注和应用。

在Ad Hoc网络中，节点之间没有固定的基础设施支持，而是以分布式自组织的方式形成网络。

因此，Ad Hoc网络具有自组织性、灵活性、动态性等优点，但其往往面临着带宽瓶颈、网络不稳定等问题。

为了提高Ad Hoc网络的性能，需要采用高效的QoS路由技术来保障传输质量，提高传输效率，保证节点的优质服务。

本课题将主要研究Ad Hoc网络中的QoS路由技术，探讨其在移动情境下的性能优化和效率提升方法。

具体研究内容包括以下几个方面：1. Ad Hoc网络的QoS路由技术研究。

综述目前已有的Ad Hoc网络QoS路由技术，包括基于跳数、链路稳定性、带宽保障等方法，分析各种技术的优缺点，找出适应于移动情境下的QoS路由技术。

2. 基于移动情境下的Ad Hoc网络QoS路由技术优化。

针对移动情境下，节点的移动性会对路由网络产生影响，导致路由不稳定、选路延时等问题。

因此，需要针对这些问题提出优化方法。

本课题将提出基于节点移动性的QoS路由算法，通过节点移动信息，调整路由策略，保障QoS传输的稳定性。

3. 基于负载均衡的QoS路由技术研究。

为了提高系统的性能，需要对Ad Hoc网络中的负载均衡进行优化，并通过路由选路策略来实现负载均衡。

本课题将研究基于负载均衡的QoS路由算法，通过最优化路由，使得整个网络的负载均衡更加均衡。

4. 实验模拟和性能评估。

本课题将在NS-2模拟平台上进行路由算法的实验模拟，并通过实验数据的收集、分析，来评估这些路由算法的性能和效率。

本课题的研究成果将具有较强的应用价值和实用价值，可以广泛应用于Ad Hoc网络中的各种场景。

同时，通过这些研究工作，也能够进一步提高Ad Hoc网络的QoS 传输效率，为推动无线网络的发展做出积极的贡献。