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移动Ad Hoc网络是由若干无线通信设备临时组合形成的一种无线分组网络,没有固定通信设施;网络中节点可自由移动,节点既是通信终端,又是路由器;广泛应用于紧急搜救、临时会场、无线家庭网络等民用通信领域,是下一代网络的重要组成部分。随着无线业务需求的快速发展,如何提高网络性能是一项挑战性的工作。
目前,传统Ad Hoc网络的各种协议和算法大多是基于全向天线设计的,已经取得了很多研究成果。但随着Ad Hoc网络应用需求的不断提高,采用全向天线的Ad Hoc网络表现出了许多的局限,如网络容量受限、安全性不高等。而方向天线可以有效地增加Ad Hoc网络的容量,降低分组延迟,提高连通性。本文主要研究利用方向天线来提高移动 Ad Hoc网络的性能。首先,文中对传统的路由协议进行了概述,对当前路由协议面临的问题和路由设计原则进行了分析;阐述了方向天线的特性,对方向天线在移动Ad Hoc网络中的应用进行了分析。其次,本文在DSR路由协议的基础上设计了一个支持方向天线的D-DSR路由协议,针对方向天线在移动Ad Hoc网络中的波速切换、广播开销等导致的时延增大和开销增加的问题,采用了波束标记、计时器及改进的路由维护机制等方法来减少影响。同时,在利用方向天线来提高网络性能之外,还考虑到移动Ad Hoc网络的两个重要因素——网络生存寿命和网络负载平衡,对D-DSR协议的路由策略进行了改进,提出了一个支持方向天线的负载感知移动Ad Hoc网络路由协议(LD-DSR),协议采用路由请求延迟转发的路由策略,在路由发现和维护过程中,充分利用从源到目的节点间的总路径信息,避免负载过重的节点被选中到路径中,使网络负载趋于平衡。
为验证文中所提协议的性能,采用OPNET仿真软件来进行仿真,在OPNET仿真平台上设计了移动Ad Hoc网络的仿真模型和天线模型。仿真结果表明,LD-DSR协议在负载不均衡和拓扑动态变化场景下具有良好的适应能力,能提高网络的健壮性和数据传输的可靠性。