王晓东[1]2004年在《MANET网络的QoS路由研究》文中指出MANET网络是独立的网络自治系统，不依赖于固定主干网，该系统能快速部署到位，建立起一套完整、强大、高抗毁的网络通信系统，提供有效的数据和多媒体通信服务。MANET网络以全无线多跳传输连接构成，具有突出的网络可移动性特点，有着极其广泛的应用前景，而在MANET网络上支持业务QoS保证传输，对路由算法的要求更高，本文重点就MANET网络的QoS路由协议开展研究。通过对有线网络中业务QoS模型及方法的研究，结合MANET网络的特点与要求，文中提出了一种基于AODV协议的QoS路由改进算法AODV-Q。经计算机仿真分析表明，该算法在仅略微牺牲AODV协议效率的情况下，具有较好的QoS保障性能，有效地利用了系统资源。
杜青松[2]2015年在《战术MANET中的路由协议及QoS路由算法研究》文中研究说明战术MANET是由战术无线电台构成的无中心、自组织的战术通信网络,是战术互联网中覆盖范围最大、通信节点数最多的末端子网,是移动自组织网络在数字化战场上的一种典型应用。由于战术MANET具有组网灵活、可快速展开、高抗毁性的特点,特别适用于战场通信指挥和控制,因此现代化战争对战术MANET网络应用的需求与日俱增。在战术MANET中,高效可靠的路由协议是保证网络中所有节点成功通信的前提和基础,是建立移动自组织网络的首要问题,同时也是主要的研究热点和难点;尤其是未来的战术MANET拓扑结构变化更快,各种战术电台必须要迅速地跟上网络结构的变化,灵活快捷地组网,因此组网的快捷性和可靠性要求更高,路由协议的设计面临着更加严峻的挑战。数字化战争的发展趋势决定了未来的战术互联网业务综合性强,网络中传输的信息不再是单一的话音和指挥控制指令,还要完成战场态势信息、战场侦察视频、战场图像、实时会议等多媒体业务的综合传输。为了保证多媒体业务稳定而可靠地传输,作为末端子网的战术MANET必须要为不同的业务提供相应的服务质量保证(QoS),而其中的QoS路由技术是网络QoS保障的关键问题,现阶段的研究面临许多的困难和挑战。基于以上应用背景,本文在研究分析国内外大量相关文献的基础上,对战术MANET中的路由协议以及路由选择时的QoS保证技术进行了较为系统和深入的研究,主要就以下几个方面进行了创新性工作:(1)提出了基于闲时逆寻和路由学习机制的优化AODV路由协议。针对标准AODV路由协议的局限性,本文在不增加硬件设备和不过多增加节点处理负担的前提下,提出了节点闲时反向路由搜索机制和邻居节点路由监听学习机制,进而提出了结合这两种机制的优化的AODV路由协议──O-AODV。O-AODV协议能够在MANET网络中产生多个局部路由,从而增加网络中的路由冗余度,提高路由发现的效率,加快故障路由的本地修复。仿真实验结果表明,O-AODV协议提高了分组投递率,降低了端到端延时,有效地减少了网络中的重路由开销,在大规模和拓扑变化快的网络环境中优于AODV协议。(2)结合战术MANET的群组特性,设计了基于邻居稳定度的自适应混合式路由协议。根据战术MANET的组成特点和使命要求,本文分析了战术MANET的群组特性,并利用节点的邻居稳定度实现群组的自动区分。在此基础上,为战术MANET中的节点设计了两种路由工作状态:表驱动路由状态和按需路由状态,进而提出了一种自适应的混合式路由协议──ns-ahra。ns-ahra协议在稳定群组内采用表驱动路由协议,在群组之间则采用按需路由协议,充分利用了表驱动路由时延小和按需路由开销小的优点。仿真实验表明,ns-ahra协议具有较好的报文投递率、适中的端到端时延和较小的路由开销,比单纯的表驱动路由协议或按需路由协议性能更好、路由效率更高。(3)提出了基于多态转移策略的多约束条件蚁群优化qos路由算法本文分析了战术manet多目标、多约束条件的qos路由模型,并采用蚁群优化算法来解决战术manet的qos路由问题。为了提高蚁群优化qos路由算法的效率,降低时延和网络开销,本文提出了基于多态转移策略和资源预约机制的蚁群优化qos路由算法──mts-aqra。mts-aqra算法将链路稳定性和路由拥塞度与常规的qos路由约束条件结合起来,利用多态转移策略产生的多样化路由搜索蚁群和并行路由搜索处理,能够在战术manet网络中快速地建立满足业务qos要求的稳定路由。仿真实验结果表明,mts-aqra在分组到达率、端到端时延等指标上具有较好的综合路由性能。(4)提出了结合群组特性和业务优先级调度机制的自适应混合式qos路由算法。利用战术manet的群组特性以及网络中各种业务优先级的区别,本文设计了一种根据业务的优先级进行区分路由的业务调度路由机制,提出了一种适合战术manet的自适应混合式qos路由算法──hqra。hqra算法在稳定群组内采用表驱动式qos路由,而在群组间则采用按需的蚁群优化qos路由,并且在路由过程中根据业务的等级和业务qos指标的优先级进行区分调度,以满足战术manet网络中各种业务的传输要求。仿真实验验证了hqra算法能够按照不同业务的优先级的进行区分路由,保证战术manet中战术等级高的业务优先使用网络资源;同时对于单一业务的传输,融合群组特性和区分调度功能的hqra算法在路由性能上优于常规的路由算法,能够满足战术manet中qos业务的路由需要。(5)基于嵌入式arm硬件平台、wi-fi无线网络技术和嵌入式linux操作系统设计研制了manet试验床,并在该试验床上对文中提出的各种路由算法进行了实物实景仿真实验和性能对比研究。为了在物理环境中验证路由算法的性能,本文研制了基于arm技术的wi-fi手持式manet终端,为其移植了嵌入式linux操作系统和无线网卡驱动程序,设计和移植了多种路由算法驱动程序以及网络性能测试软件,然后用多个manet手持终端构建了manet试验床,并将其布置在实际的地形地物环境中对本文提出的路由算法进行了多种实物实景仿真实验研究和性能验证。实物实景仿真实验结果表明,在实际的地形地物环境和实际的MANET网络环境中,文中提出的几种路由算法具有较好的网络适应性,能够满足一定网络条件下特定业务的传输需求:O-AODV和NS-AHRA算法适宜于在实际网络环境中传输无QoS要求的数据业务,有QoS指标要求的实时音频和实时视频业务传输则是MTS-AQRA和HQRA算法的优势;此外,具有业务优先级区分调度能力的HQRA算法能够对战术MANET中不同优先级的业务传输提供强有力的支持,在实物实景仿真环境中其综合性能优于O-AODV、NS-AHRA和MTS-AQRA算法。
郑凯[3]2005年在《移动Ad hoc网络QoS策略和路由方案的研究》文中认为移动Ad hoc网络(MANET)是一种多跳的、自组织的无线移动网络,由于它不需要固定的基础设施,并可以快速部署和配置,在战场、抢险救灾及一些临时性的场合如会议等许多方面都有广泛的应用前景。不像有线网,MANET的带宽等资源经常是紧张的,因此在MANET上提供QoS保证,对传输多媒体应用或紧急数据是十分必要的。然而,无线信道固有的特点及节点移动造成网络拓扑的频繁变化,使得在MANET网络中支持QoS面临许多挑战。论文首先介绍了在MANET网络中支持QoS的一些相关概念和背景,接着对近年来国内外在相关领域上取得的研究成果作了较为全面的概括总结和比较分析。目前已经提出的QoS方案可分为基于路由协议的QoS策略和不依赖于路由协议的QoS策略。其中,基于路由协议的QoS策略即QoS路由是本论文研究的重点。MANET网络的路由协议在很大程度上决定了网络的性能,也是实现QoS路由的基础。通过对常用的一些路由协议的分析和比较我们发现,目前比较成熟的几个路由协议都存在可扩展性差的问题。如AODV协议,它具有开销少、效率高、实现容易等特点,在节点移动性较高的场合下也能很好地工作。但该协议在网络规模较大时性能急剧下降,即存在可扩展性问题。为了解决这个问题,论文从AODV协议入手,提出了并实现了一个新的基于AODV的渐进式分簇协议AODV-Clustering,该协议开始时按AODV方式工作,随后逐渐演变为一个分簇式的路由协议。仿真实验证明了该协议既保持了AODV的优点又具备了良好的可扩展性。在路由协议的基础上,论文对QoS路由策略进行了研究,除了对原有的AODV的QoS版本Q-AODV协议进行改进以提供更好的QoS支持外,还提出了AODV-Clustering协议的QoS版本(称为Q-AODV-Clustering),它增加了对自适应实时业务流以带宽为指标的QoS支持。最后,论文以QoS路由协议为基础,提出了一个端到端的QoS体系结构,该体系结构包含QoS信令、接入控制、QoS路由、资源管理、拥塞控制、速率控制和QoS MAC等多个功能模块。为了对体系结构进行验证,我们编写了仿真程序并在JiST/SWANS仿真平台上进行了仿真,仿真结果也证实了该体系结构的有效性。
张红[4]2007年在《MANET网络中基于蚁群算法的QoS路由研究》文中指出移动Ad hoc网络(Mobile Ad hoc Network,MANET)是一种多跳的、自组织的无线移动网络,在军事战场通信、紧急救援、自然灾害紧急处理、传感器网络、科学探险和视频会议等领域取得了广泛应用。实时和多媒体应用日益增长的需求,要求MANET网络提供服务质量(QoS)保证。与传统固定网络和移动通信网不同,MANET网络在满足QoS需求的同时还要考虑自身的特性,如受限的带宽、动态变化的拓扑结构、不精确的链路状态信息、非集中式控制及有限的节点资源等。这些特征使得如何在MANET网络中提供QoS保证成为研究的焦点,也是难点问题。本文全面分析了当前MANET中几种典型的路由协议以及QoS模型,接着对经典的蚁群算法的性能展开了研究,并对蚁群算法的研究现状进行分析。针对其搜索时间长和容易陷入停滞等待阶段这两个方面进行改进,在此基础上提出了一种新的按需路由算法-基于蚁群算法的多约束QoS路由算法(Ant-based Mulit-constrained QoS Routing Algorithm,以下简称AMQRA)。该算法利用路径等级对搜索到的路径进行标记,然后利用路径等级和节点的负载程度对信息素进行更新。反过来信息素指导算法收敛于QoS最优的路径,另外AMQRA还实现了负载平衡。因此该算法具有分组递送率高,自适应,可扩展等特点。仿真结果显示,AMQRA以牺牲了路由开销为代价,具有更高的分组递送率和更小的平均端到端延时。而且路由开销略大于ARA,与ARA、QAODV相比,AMQRA在分组递送率上提高了9%-22%,平均端到端延时减小了14%-16.7%。特别是在网络拓扑变化迅速的状况下,AMQRA均表现出良好的性能。
韩岗[5]2008年在《MANET网络QoS路由技术和安全路由技术的研究》文中指出随着无线网络技术的发展,移动自组织网络(MANET)逐渐成为人们研究的焦点。MANET网络与传统的无线网络技术不同,它不需要固定的基础设施,具有更好的灵活性。该网络支持多跳通信,使得距离较远的节点间的通信可以通过中间节点的路由来实现,这就要求每个节点都具备路由功能。本文对MANET网络及其现有的各种路由协议进行了深入的研究,提出了一种QoS路由解决方案。这种解决方案使用了MQRD路由发现机制和PRM路由维护机制。MQRD(依赖MAC层的QoS路由发现机制)通过MAC层对节点的延迟进行估算,源节点发送的路由请求报文将路由中每个节点估算的延迟值收集起来并进行迭加,最终由路由响应报文将该值返回给源节点,源节点选择一条符合延迟要求的路径作为路由。PRM(基于探针的路由维护机制)通过探测包在源节点和目的节点间往返一周的方式估算当前路由延迟,源节点根据探测包的探测结果判断当前路由是否仍满足QoS要求,并决定是否需要重新建立路由。仿真实验表明论文提出的QoS路由解决方案可以在不增加太多开销的情况下明显降低延迟。加密技术与信用机制都可用于安全路由技术。然而,二者各有侧重点,加密技术重在保护路由信息,而信用机制则用于检测恶意节点。本文融合二者优点,提出了一种新型的安全路由解决方案。在这种方案中,节点通过监测邻居节点行为评估其信用。考虑节点下一跳的下一跳(论文称之为“第二跳”),节点通过“第二跳”节点反馈的R_ACK报文获得其下一跳节点的报文转发情况,以此实现对邻居节点行为的监测。该安全路由方案通过基于信用的路由发现机制将恶意节点隔离出去。理论分析表明,论文提出的安全路由解决方案能够防止针对路由信息和数据报文的攻击。最后,基于论文提出的QoS路由方案和安全路由方案,本文设计了一种既支持QoS也支持安全的路由协议。
王丽婷[6]2014年在《基于机会网络的QoS路由协议的研究》文中研究说明近年来,随着大量低成本、具备短距离无线通信能力设备的出现,推动了机会网络的迅速发展。机会网络类似于MANET网络,节点随机移动,使得链路频繁中断,导致网络拓扑动态变化,因此很难建立一条端到端的完整路径。在MANET网络中,为了提高路径稳定性,多路径路由已经被广泛应用。但是,目前在机会网络中没有使用多路径路由传输消息,因此在满足QoS约束条件下使用多路径路由提高路径稳定性引起了学者们的广泛重视。基于以上原因,结合MANET网络中相应的多路径路由协议,并根据机会网络的特性,本文提出了两个在满足QoS约束条件下的多路径路由协议：基于可靠节点的多路径路由协议(Reliability Node based Multipath Routing protocol,RNMR)和基于备用路径的路由协议(Backup Path QoS Routing protocol, BPQR)。为了验证RNMR和BPQR的性能,通过数学推导得到了这两个路由协议的路径寿命的累积分布函数,并通过进一步计算得到路径过期时间的期望,来判定路径的稳定性。本文通过对这两个路由协议的性能进行理论分析和验证,结果表明在主路径长度不同的情况下,它们都具有较长的路径寿命,使得路径的稳定性得到了提高,同时降低了端到端的丢包率,从而保证了网络的QoS。本文对多路径QoS路由协议的研究,为进一步在机会网络中选取稳定的路径以及提高网络的QoS打下了坚实的基础。
宋文波[7]2013年在《物联网海量数据快速交互机制及其末端网络的研究》文中认为物联网能提供无处不在的链接和安全可控乃至个性化的服务,这使得它拥有非常广泛的产业应用,并被称为继计算机、互联网之后的第叁次信息产业浪潮。但是时至今日,物联网的研究还处于起步阶段,在物联网的开发与普及过程中还存在着多方面的挑战,如IPv4地址的耗尽、物联网海量数据快速交换的瓶颈、物联网末端网络协议的优化等。因此,研究物联网海量数据快速交互机制以及其末端网络对物联网应用的开发和普及来说意义重大。本文首先阐述了物联网的体系架构、核心技术以及面临的主要挑战和本文涉及的抽象代数、离散数学、多级互联网络MINs和Grover搜索算法等相关理论知识；然后详细阐述并比较分析了几种主流的数据交换设备和一些非主流的数据快速交换机制；最后针对物联网面临的IPv4地址耗尽、海量数据快速交换和末端网络路由优化这叁大挑战进行了详细的研究和适当的改进。针对IPv4地址耗尽的问题,本文设计了IPv4跟IPv6之间的简单地址转换机制,使得数据快速交互平台具有兼容性。针对海量数据快速交换的问题,本文设计了一个基于统一代数的数据快速交互平台,然后对路由器和数据快速交互平台分别组成的随机网络进行了性能仿真。由仿真结果可知,与路由器相比,该数据快速交互平台具有更快的数据交换速度和更低的丢包率。针对末端网络路由优化的问题,本文设计了两种针对MANET网络的路由协议,分别为基于最小费用最大流的高稳定度路由协议和基于Grover搜索算法的QoS路由协议。由仿真结果可知,与DSR协议相比,这两种路由协议具有更好的性能。
陈琳, 易法令[8]2007年在《移动自组网络MANET路由策略综述》文中指出路由策略是网络技术研究的焦点问题之一。由于移动自组网络MANET中节点的动态性和节点资源的有限性,以及多媒体应用服务质量的需求,导致在MANET网络实现路由存在诸多困难。综述了目前文献中基于MANET网络的普通路由协议和满足服务质量需求的QoS路由协议/算法,详细说明了不同协议的实现过程和存在的优缺点,并指出了目前路由策略研究中存在的问题和将来的发展方向。
付平[9]2010年在《无线自组网QoS路由研究》文中提出本文通过对Ad Hoc网络技术的介绍和对各种现行的路由技术的研究和分析,提出了针对小型Ad Hoc网络的QoS路由机制。本文提出的QoS路由算法QoSDynamic Source Routing(QoS DSR)以现有小型MANET网络设备标准路由算法Dynamic Source Routing为基础,在该算法的基础上通过一系列扩展以改善其性能,利用接入控制来有效的减少了泛洪给网络带来的负荷,通过资源预留方式保证业务的QoS。本文对QoS DSR涉及的各种消息、处理流程,按照中间节点、源节点、目的节点的方式进行分类一一加以说明。在提出了算法之后,本文又进一步的通过仿真,并与传统的DSR算法加以比较来说明本算法是切实可行和行之有效的。事实上通过仿真证明了QoS DSR可以极大地提高网络的吞吐量、减少控制分组给网络带来的开销。本文在注重理论研究的同时还十分注意使本文提供的算法可以比较容易的投入使用。首先在算法的设计中,不但考虑到算法要切实的完成提供QoS保障的功能,而且十分注意算法的简洁以便于实现。另外在本文的最后部分还针对此算法对终端设备的需求加以总结,从而提出了一整套适合小型Ad Hoc网络的QoS解决方案。在本文的最后部分还指明了下一步研究工作的方向。
王英健, 武永华, 姚尹雄[10]2004年在《移动Ad hoc网络的QoS保障技术综述》文中研究指明综述了自组网中QoS方面的研究现状,描述和分析了目前在MANET QoS结构框架及度量指标、QoS路由、移动接入Internet时的QoS保障、MAC层QoS保障策略、自适应服务协调及动态资源管理等几个主要研究领域取得的一些成绩,同时指出所存在的若干问题及未来的研究方向,为进一步的研究提出了新的课题。
参考文献：
[1]. MANET网络的QoS路由研究[D]. 王晓东. 河海大学. 2004
[2]. 战术MANET中的路由协议及QoS路由算法研究[D]. 杜青松. 国防科学技术大学. 2015
[3]. 移动Ad hoc网络QoS策略和路由方案的研究[D]. 郑凯. 华东师范大学. 2005
[4]. MANET网络中基于蚁群算法的QoS路由研究[D]. 张红. 华中科技大学. 2007
[5]. MANET网络QoS路由技术和安全路由技术的研究[D]. 韩岗. 国防科学技术大学. 2008
[6]. 基于机会网络的QoS路由协议的研究[D]. 王丽婷. 内蒙古大学. 2014
[7]. 物联网海量数据快速交互机制及其末端网络的研究[D]. 宋文波. 浙江工业大学. 2013
[8]. 移动自组网络MANET路由策略综述[J]. 陈琳, 易法令. 现代电子技术. 2007
[9]. 无线自组网QoS路由研究[D]. 付平. 南京理工大学. 2010
[10]. 移动Ad hoc网络的QoS保障技术综述[J]. 王英健, 武永华, 姚尹雄. 计算机应用研究. 2004
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