高速移动自组网OLSR路由协议研究与改进硕士毕业论文最终稿1.docx
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高速移动自组网OLSR路由协议研究与改进硕士毕业论文最终稿1
西南交通大学
研究生学位论文
高速移动自组网OLSR路由协议研究与改进
ClassifiedIndex:
TP393.04
U.D.C:
618.14
SouthwestJiaotongUniversity
MasterDegreeThesis
RESEARCHANDIMPROVEMENTOFOLSRPROTOCOLFORMANET
Grade:
2004
Candidate:
ZhangHong
AcademicDegreeAppliedfor:
Master
Major:
ComputerApplicationTechnology
Supervisor:
DouJun
Feb.2007
摘要
本论文所反映研究工作的背景是四川省网络通信技术重点实验室与××研究院的合作预研项目:
“无人机战术网”(UAS-TN–UnmannedAircraftSystemTacticNetwork)。
由于该网络的节点工作于敌对的空间,通信条件恶劣;因此,有必要重新审视传统的自组网络的体系结构和相关路由技术,所以,本项目的研究重点是以自组网络中使用最广的路径信息交换协议和路径选择算法为对象,针对UAS-TN的需要进行适应性的改进。
在本项研究中,笔者以自组网络中先应式路由协议的代表——OLSR(OptimizedLinkStateRouting最优化链路状态)路由协议为对象,对该协议的性能进行了分析和仿真实验;根据实验结果进一步探讨了对该协议的改进方案。
笔者具体的研究工作和贡献包括:
⏹由于节点的高速移动性,现有的OLSR(OptimizedLinkStateRouting)路由协议在选取MPR(MultipointRelay多点中继)集时没有考虑到一定的冗余,这样使得占用大量网络协议资源选择的路由信息在很短的时间内变的不可达,从而不得不重新选择路由,这样势必造成很大的带宽和资源浪费。
本文的重点是重新定义MPR集算法,使其具有高实效性,适合自组网多变的拓扑,同时这样选择出的MPRs使得泛洪数据具有一定的冗余性,也是针对无线网可靠性不高所做的调整。
⏹由于新选择的MPRs具有一定的冗余性,在利用现有路由信息的条件下采用适当的选择算法寻找一条基于多径路由协议后备路由,在主路由出现断链或阻塞时及时切换到后备路由,这样会大大减少路由丢包率和时延。
由于传统的多路径会出现同一链路被多条路径重复选择而造成信道冲突数据包丢失的情况,本文的重点是利用现有的链路状态信息选择备用路由,实现路由协议的改进。
⏹通过仿真(OPNET)平台,实现重新定义适合快速移动AdHoc网络体系结构的基于OLSR的MPR集和后备路由算法,并得出改进后的相关结果与分析。
关键词:
UAS-TN,路由协议,OLSR,MPR,后备路由
Abstract
ThebackgroundoftheworkpresentedinthisdissertationistheresearchprojectonUnmannedAircraftSystemGroupTacticNetworkArchitecture(UAS-TN),undertakingatSichuanNetworkCommunicationTechnologyKeyLaboratory(SC-NetcomLab).ItisnecessarytorethinkandrectifyarchitecturesofAdhocnetworksandrelevanttechniquesinviewthatUASwillworkinahostileenvironmentandmovemuchfasterthantraditionalnodesinAdhocnetworks.Therefore,theauthor’sworkisdedicatedtoapopularroutingprotocolinAdhocnetwork,i.e.OLSR(OptimizedLinkStateRouting)protocol.TheworkpresentedinthisdissertationincludesanalysisofOLSRandimprovement,Theauthor’scontributioncanbesummarizedas:
A.ThecurrentOLSRchoosestheMPRswithoutconsideringtheredundanciesbecauseoftheUSA’shighspeed.TheMPRschoosingbyroutingprotocolwillbecameuselessfastly,sothefirstcontributionistoimprovetheperformanceofOLSRbyredefiningtheMPRsinordrtofitforit,andredefiningtheMPRsistosuitfortheAdHoc’snetworkarchitecturesandimprovingthesecurityandreliability.Thedissertation’skeystoneisredefiningtheMPRs.
B.BecauseoftheredundanciesredefiningMPRs,thesecondcontributionistoimprovetheMPOLSR(Multi-PathOLSR)andbringforwardtheSR-OLSR(Standy_RoutingbasedOLSR)arithmetic.Thearithmeticcanbeusedwhenthefirstroutingisnullorbecameuseless.Atthesametime,thesuccessrateofdatatransmissionandtimelapsewillbeimproved,sothesecondcontributionischoosingthestandy_routinginordertoavoidthecollisionsbetweenchannelsbyMPOLSR.
C.Finally,gettingandanalyzingtheresultbysimulatingtheOLSR.ThesimulationtoolisOPNETandthemodulisOLSRreferencebyRFC3626.
Keywords:
UAS-TN,RoutingProtocol,OLSR,MPR,Standby_Routing
目录
摘要I
AbstractII
目录III
第一章绪论1
1.1项目背景1
1.1.1高速移动自组网网络体系结构1
1.1.2UAS-TN中的路由协议3
1.2笔者的工作与贡献4
1.3论文结构4
第二章MANET的OLSR路由协议及其仿真模型5
2.1目前国内外对MANET路由协议的研究现状5
2.1.1MANET与本课题研究背景的关系5
2.1.2路由协议的分类及其代表6
2.1.3按需路由协议和先应式路由协议之间性能比较8
2.1.4路由技术小结10
2.2OLSR路由协议11
2.2.1OLSR协议的基本思想11
2.2.2OLSR协议的关键技术12
2.2.3OLSR协议的表结构13
2.2.4OLSR协议的消息格式15
2.2.5OLSR协议的适用性16
2.3OPENT环境下的OLSR协议仿真模型17
2.3.1OPNET仿真软件17
2.3.2仿真模型19
2.3.3OSLR路由协议中重要的数据结构及其程序流程21
2.4测试与总结23
第三章基于重新定义MPR集的OLSR改进方案24
3.1关于基于重新定义MPR集的OLSR改进方案的研究动机24
3.2节点移动速度对数据传输成功率的影响25
3.2.1无人驾驶机群的网络体系结构特点25
3.2.2节点移动速度其路由性能的影响25
3.2.3节点移动速度对数据传输延时的影响27
3.2.4节点移动速度对网络影响的解析28
3.3以OLSR机制为基础的改进方案29
3.3.1经典OLSR路由协议的改进方向29
3.3.2改进方案30
3.3.3实现路由协议改进的操作流程30
3.4对比实验32
3.4.1实验条件32
3.4.2结果分析33
3.5基于重新定义MPR集的OLSR改进方案小结35
第四章重定义MPR集的OLSR路由后备路由协议36
4.1关于后备路径路由协议的研究动机36
4.1.1后备路径是减小数据传输延时,提高数据传输成功率的需要36
4.1.2后备路径是增强战场抗毁性的需要37
4.2SR-OLSR后备路径算法37
4.2.1SR-OLSR的由来37
4.2.2基于OLSR的多径路由算法39
4.2.3基于OLSR和多路径的后备路由协议40
4.3仿真试验:
重定义MPR集的OLSR与SR-OLSR性能对比42
4.3.1仿真试验场景的设置42
4.3.2试验数据43
4.4结论分析44
4.5改进建议45
4.5.1链路层对多径路由的影响45
4.5.2选择后备路径路由协议带来的影响46
第五章工作总结与展望47
5.1关于使用OPNET进行OLSR协议仿真实验的体会47
5.2OLSR协议研究工作的总结47
5.3未来工作的展望48
致谢50
参考文献51
攻读硕士学位期间公开发表的论文55
第一章绪论
1.1项目背景
1.1.1高速移动自组网网络体系结构
现代战争越来越呈现出一体化的特征:
战斗行动一体化、力量部署一体化、战斗保障一体化、情报信息搜集一体化、信息战网络一体化。
而未来战争的一体化的核心是信息一体化。
在信息一体化中,信息获取是基础,没有战场信息,信息一体化就成了无源之水、无本之木[1-3]。
因此,信息一体化首先是建立多维空间侦察监视体系,大量获取战场信息;其次是实现各维空间传感器网一体化。
传感器网一体化是将各维空间战场的传感器联为一体,实现传感器相互间的查询。
由于单个传感器的侦察监视能力有限,只能在一定的时间内对一定的区域实时侦察监视,若将各个传感器联为一体,建立全方位、全频谱、全时段的多维侦察监视预警体系,就能弥补单个传感器的侦察监视能力的不足,对敌实施实时的全时空侦察监视。
1997年美军提出了网络中心战的概念,并认为它是二百年来军事领域最重要的革命,“从平台中心战法转变为网络中心战法,是个根本性转变”,网络中心战正成为美国及全球新军事战略中的核心。
其中,无人飞机的运用是网络中心战中至关重要的一环[1-9]。
无人机在军事中的应用主要可包括以下几个方
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