基于Matlab的无线网络模型的研究以及仿真文献综述

 2022-03-16 11:03

文献综述

摘要:无线Ad Hoc网络是一种无中心、网络拓扑动态变化、通过多跳路由以及分布式控制的自组织网络。由于无线Ad Hoc网络具有组网灵活、快捷,不受有线网络影响,且不需要提前布设任何集中控制设备等优点,近年来广泛应用于灾后重建、军事通信等领域。移动网络节点的移动导致拓扑结构变化频繁,传统通信网络中的协议和技术不能直接套用,所以需要有一套相匹配的协议和技术为Ad Hoc网络服务。本文对无线Ad Hoc网络中常用的路由协议进行了研究,并选取了当前主流、性能较好的 DSR协议作为研究重点,利用Matlab中的TrueTime工具箱进行网络仿真研究与分析。

关键词:无线Ad Hoc网络、DSR协议、模型仿真

一、前言:

由于无线网络的方便性、组网和维护的便利性、良好的可拓展性,以及成本低廉等优点,近年来无线网络的应用变得越来越广泛。尤其是在“应用对象为可运动的,或对象所在的环境很难用有线网络连接”的情况下,无线网络起着无可代替的作用。

当前,对无线Ad Hoc网络的研究重点在协议栈,尤其是协议栈的网络层,所以路由协议可谓是研究的重中之重[1]。由于无线 Ad Hoc 网络不依赖基础设施,节点电池功耗有限,所以反应型路由协议更适合用于这种网络环境。而在诸多反应型路由协议中,动态源路由 DSR(Dynamic Source Routing)协议以其良好的性能得到了研究人员的亲睐[2]。 DSR协议是在移动自组网(MANET)中使用的一种路由协议。它工作在TCP/IP协议族的网际层,是一个专门为多跳无线Ad Hoc网络设计的简单且高效的路由协议。DSR路由协议按需建立,在节点有通信需求时启动,不需要定期对路由信息进行更新,减少了了路由维护的开销,以及运用路由缓存技术减少路由发现代价等诸多优点,因而一般将其作为基础进行研究和改进。但同时DSR协议也存在着一些弊端,例如节点缓存中的失效路无法及时更新,导致在路由发现的过程在引入失效路由,从而导致通信质量的下降。以及在路由发现过程中,中间节点有可能返回了冗余的路由,从而增大了通信的延迟,加大了丢包率[3]

二、国内外相关研究

无线Ad Hoc网络已有四十多年的历史,最早起源于美国在1968年研制出的 ALOHA 网络,后来又在 1972 年、1983 年、1994 年分别研制出 PRNET,SURAN, GloMo,这几种无线网络是Ad Hoc网络的前身,均由美国国防部所研究出来,主要用于军事领域,其性能一代胜过一代。无线Ad Hoc网络,产生于 1997 年,IEEE 802.11 协会在制定 802.11 标准时,将分组无线电网络改名为现在的无线Ad Hoc网络[4]

如今的无线Ad Hoc网络已经过了多年的发展,针对无线Ad Hoc网络中各种不同的路由协议,很多研究人员对这些协议的性能都进行了研究和比较。下面通过介绍几个针对DSR协议和其它无线Ad Hoc路由协议的性能评估测试,让大家了解DSR 协议的国内外研究现状。

文献[5]主要研究的是用于Ad Hoc 网络的两个基于位置的路由协议,即 LAR(Location-Aided Routing)和 DREAM(Distance Routing Effect Algorithm for Mobility)。并将这两个协议的性能与 DSR 协议进行了对比。她们使用了NS-2模拟器来模拟基于随机路点模型(Random Waypoint Model)的 50 个可移动节点。在随机路点模型中,每个节点都可以随机从一个位置移动到另一个位置,并可以选择不同的移动速度和在每个位置上停留的时间。并选取了四个性能判定指标:协议开销,网络负载,端到端延时以及消息包传输速率。模拟结果表明,当采用 DSR 协议并使停留时间很短时,消息包传输速率会随着节点移动速度的增加而减小,因为在这种条件下,网络拓扑在不停的发生变化。另外,端到端延时也会增加,网络中的控制包数量会增加,这些控制包用来查找新的路由,这也使得网络负载加重。

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