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Ad Hoc网络是20世纪90年代末开始迅速发展的一种无线移动通信领域的新网络,由于Ad Hoc网络具有较高的灵活性、移动性、自组织性等特点,已广泛应用于野战通信、自然灾害和紧急救助等各种军用、民用和商用领域,具有广阔的发展前景。Ad Hoc网络由若干带有无线收发装置的节点构成,是一种无中心、多跳的、自组织的对等式通信网络。由于无固定基础设施,网络中每个节点除了充当终端角色发送和接收信息外,还须作为路由中继节点转发信息,这些特点使得现有基于传统网络的路由协议在Ad Hoc网络中不能很好的发挥作用,所以Ad Hoc网络路由协议一直是Ad Hoc网络研究领域中的一个热点问题。
拥塞是影响网络通信质量与稳定性的一个重要因素。Ad Hoc网络中不均匀的业务流负载和网络资源分布将使Ad Hoc网络出现拥塞现象,导致节点MAC层接口队列溢出,网络容量下降,严重时甚至会因路由控制分组丢失而引起路由断开。因此,在Ad Hoc网络路由协议的设计中,需要考虑网络中各节点的负载和拥塞情况,在路由选择过程中对网络进行负载均衡。本文首先简要介绍了Ad Hoc网络中负载均衡路由协议的研究概况,并对不同负载均衡路由协议进行了分析和比较。然后针对现有的负载均衡路由协议,借鉴其中优秀的路由算法思想,提出一种基于跨层负载感知的拥塞自适应路由协议(CACLS)。该协议在选路过程中,将高负载中间节点处的路由请求分组丢弃,将中度负载中间节点处的路由请求分组延时转发,使目的节点能获得一条既快又稳定的路由回复源节点,避免了拥塞路由的产生。
本论文在NS2网络仿真软件下对CACLS协议进行了软件实现,并将CACLS与AODV进行了仿真分析和比较。仿真结果表明,CACLS协议的性能要优于AODV,在分组投递率、控制开销、端到端延时和吞吐量方面均比AODV有明显的提高。尤其在高业务负载、节点移动速度快的网络条件下,这种优势更加明显。