面向移动Ad Hoc网络的自适应网关发现算法研究

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1、.单位代码10475学号104753150675TP391分类号硕士学位论文面向移动AdHoc网络的自适应网关发现算法研究学科、专业：计算机应用技术研究方向：计算机网络申请学位类别：理学硕士申请人：杨林指导教师：韩志杰（副教授）二〇一八年六月RESEARCHONADAPTIVEGATEWAYDISCOVERYAIGORITHMFORMOBILEADHOCNETWORKSADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanUniversityinPartialFulfillmentoftheRequire

2、mentsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByYangLinSupervisor:Asso.Prof.HanZhijieJune,2018摘要移动AdHoc网络与Internet的互联可以扩展MANET的应用范围，而网关发现算法作为实现MANET和Internet网络互联的核心技术，成了无线通信技术所面临的一大热点问题。尽管目前已经有很多关于网关发现的算法和模型提出，但是在移动节点的分布场景上、移动节点和网关节点之间的物理距离上和优化网关节点的位置方面尚需进一步的研究。因此，在本文中，就网关发现性能

3、方面，对网关发现算法进行了深入的研究分析，进而提出一种网关发现算法使其既考虑了移动节点的分布情况，根据不同的分布状态采取不同的网关发现策略，并且根据节点分布调整网关节点位置，使网关节点既能及时满足移动节点的通信需求又能提高网络通信质量等性能指标。本文的主要研究成果为：（1）提出网关发现的数学定义，并从该定义出发，对MANET中节点之间路径建立时使用的AODV协议做了详细的介绍。通过网络拓扑场景中节点分布情况对自适应网关发现算法中的关键因素（网关节点数量、网关节点位置、网关通告半径）加以分析，提出这些因素对网关发现算法性能上的影响。（2）提出一种基

4、于DV-Hop定位三个网关自适应网关发现算法。在大量移动节点均匀分布的场景下，根据DV-Hop定位算法原理，利用网关节点位置和移动节点到网关节点之间的跳数，对移动节点的位置进行估算，网关节点根据已估算的移动节点的位置信息和自身位置信息计算移动节点和网关节点之间的实际距离，通过比较三个网关节点和移动节点之间的实际距离，确定离该移动节点最近的网关节点，实现其与该移动节点的互联。通过将上述移动节点与网关节点之间的互联方式和单个网关单独实现移动节点和网关节点的互联方式进行对比，验证该算法在整个网络中的网络吞吐量、整个网络的网络时延、数据的分组传递率等性能

5、指标上的优越性。在网关节点周期性地发送网关公告信息范围的确定上，通过网关公告信息中包含的移动节点位置和移动节点的移动速度字段，判断接收到网关公告消息的节点是否需要转发该公告消息，进而达到了自适应地调整网关发送网关公告范围的目的。该算法减少了发送控制报文的开销，从整体上提高了网络的通信质量。（3）提出一种基于K-mean算法网关节点位置优化的网关发现算法。在移动节点以簇的形式分布的场景下，根据K-mean聚类算法思想，通过上一章提到的DV-Hop定位I算法对移动节点进行定位，以定位得出移动节点的分布状态为基础，将移动节点分为三个簇，这三个簇之间相对

6、远离，簇内节点相对紧凑。通过为每个簇内节点找中心节点位置的方法为每个网关节点部署位置，使三个网关节点分别位于三个簇内节点的中心位置。为三个网关节点部署位置后，再进行三网关的自适应网关发现。该算法能够实现较好的网络覆盖，从整体上缩短实现互联的移动节点和网关节点之间的实际距离，从而缩短了数据传输路径，提高整个网络的网络吞吐量，降低网络传输延迟，提高分组传递效率。本文在对已有网关发现算法进行总结的基础上，提出一种基于DV-Hop定位算法的三个网关的自适应网关发现算法和基于K-mean算法网关节点位置优化的三网关发现算法。为网关发现算法提出了一种新的思路

7、和方法，对网关发现算法的完善以及日后的研究和实践了提供了一定的理论基础。关键词：MANET，网关发现，DV-Hop定位，K-mean算法IIABSTRACTTheinterconnectionbetweenMobileAdHocNetworkandInternetcanexpandtheapplicationscopeofMANET.AsthecoretechnologyforrealizingtheinterconnectionbetweenMANETandInternet,thegatewaydiscoveryalgorithmhasbeco

8、meahottopicinwirelesscommunicationtechnology.Althoughtherearemanyalg