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移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Network,MANET)是一种无需依赖于任何事先布设的固定基础设施,而仅依靠网络内部各节点之间的协作,就能够完成节点间通信的网络。与传统网络不同的是,MANET网络无中心、移动性、高度灵活、易于部署等特点,可以很好的应用于战场无线通信指挥环境、灾后营救和艰苦环境中,使得MANET网络应用前景越来越被看好。
MANET网络具有无中心,多跳,动态拓扑,链路带宽受限等特点,使得传统的固定网络路由协议(如RIP、OSPF等)不能直接应用于MANET网络,而需要设计新的协议。目前针对MANET网络设计的路由协议主要有两类:表驱动路由协议和按需路由协议。在按需路由协议中,仅当有数据待发送,而路由表中没有该路由时,才激活路由查找过程,向全网广播路由请求分组。这类协议可以有效减少路由开销,提高网络吞吐量,但数据发送的延迟较大。AODV(Ad hocOn—demand Distance Vector)就是一种典型的按需路由算法。在AODV中,只有当节点需要进行通信时才开始寻找路由,而在无需进行通信时节点就无需考虑路由的发现和维护问题。此外,AODV为了减少端到端时延,设计了局部连通性维护机制,即Hello消息机制,每秒发送一个一跳RREP分组,进行一跳范围内的邻居路由维护。但Hello消息发送增加了AODV协议的控制开销,同时拓扑的变化使得AODV的自适应性不是很好。
本文针对Hello消息机制,首先介绍了MANET网络路由协议AODV的算法原理,分析了AODV路由建立、维护过程以及Hello消息机制,接着从提高协议效率、降低协议开销、减少端到端时延方面考虑,融入跨层设计思想,提出了AODV路由协议的改进方案:第一是将AODV的Hello功能模块调整到MAC层,减小了Hello消息的大小和层间延迟;第二是利用RTS与CTS帧,减少Hello消息的发送数量;第三是统计MAC数据帧单位时间内发送数量动态调整Hello消息的发送频率,进一步减少控制消息的发送量,第四是根据网络拓扑变化情况动态调整邻居节点表和路由表的生存期字段,提高AODV协议的自适应性。基于以上四点思想,提出了SCLAODV和DCLAODV路由算法。最后使用NS—2仿真软件,实现了AODV路由协议和SCLAODV、DCLAODV路由协议,并对三种协议进行了比较,仿真结果显示与AODV路由协议比较,SCLAODV和DCLAODV路由协议在分组传递率和协议开销方面有15%左右的提高。