移动ad hoc网络qos多播路由技术的研究

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1、武汉理工大学博士学位论文移动AdHoc网络QoS多播路由技术的研究姓名：孙宝林申请学位级别：博士专业：交通信息工程及控制指导教师：李腊元20060401武汉理工大学博士学位论文摘要无线移动AdHoc网络(MobileAdHocNetwork，MANET)是指一组带有无线收发装置的移动节点组成的一种多跳的、l临时性的自治系统．整个网络没有固定的基础设施，也没有固定的路由器，所有节点都是移动的、动态变化的，并且都可以以任何方式动态地保持与其他节点的联系．无线移动AdHoc网络可以广泛应用于军事领域、自然灾害应急处理、科学考察、探险、

2、交互式演讲、共享信息的商业会议、紧急通信等领域．在这种环境中，每一个节点都具有终端和路由的功能，它们要完成发现和维护到其他节点路由的功能，因此，路由就成为AdHoc网络中从一个节点传输数据到另一个节点的核心问题．多播(Multicast)指的是同时把数据分组发送给网络中的一组主机．多播通信对于网络有许多优点，多播减少从一个源节点或多个源节点发送相同的信息到多个目的节点的通信代价．多播能节省网络的传输带宽、路由的处理时间和传输时延．在动态的、移动的AdHoc网络中支持QoS(QualityofService)路由是非常困难的．提供

3、QoS保证的实时应用是一个重要的研究领域．QoS支持的实时应用依赖于资源的分配，网络提供特定QoS的需求能力决定于如何分配资源．此外，在动态的、分布式管理的和多跳的网络中提供可靠的、高速的端到端通信也是一个重要的研究领域．近年来，国内外学者在QoS路由方面做了大量的研究，但仍然存在许多尚未解决的问题，特别在AdHoc网络上支持QoS路由技术的研究尚处于初期阶段．本文在总结前人研究工作的基础上，对AdHoc网络QoS路由技术、多播路由技术等进行了系统而深入的研究．着重研究了AdHoc网络的体系结构、AdHoc网络的路由协议、AdH

4、oc网络的QoS保障问题、AdHoc网络可靠多播路由协议、AdHoc网络路由的优化算法和AdHoc网络的QoS多播路由协议．分析和讨论了AdHoc网络路由技术中的若干关键问题、应用及研究展望．本文就以下几个方面进行了创新性的研究工作．1)AdHoc网络可靠多播路由的协议在移动AdHoc网络环境中，分组的重传和路由的重构比有线网络更加频繁．在网络多播树变化的情况下提供高的分组传输率是移动AdHoe网络多播路由的武汉理工大学博士学位论文主要难题．本文研讨了AdHoc网络多播应用中的允许时延和分组丢失率问题，提出了一种基于转接节点概念

5、的移动AdHoc网络可靠多播路由协议(RMI冲)．RMRP协议聚焦在允许时延上提供AdHoc网络服务质量保证，转接节点放置在多播树上，数据恢复在两个转接节点之间进行．该协议较好地减少了移动AdHoc网络中大量的路由重构和数据分组的重传．仿真实验显示RMRP具有较高的传输率和较低的端到端分组时延．研究表明RMRP协议为多媒体多播传输提供了一种新的有效途径．2)基于信息熵度量的AdHoc网络多播路由优化算法由于AdHoc网络中的所有通信节点都可以任意移动，网络拓扑结构频繁发生变化，使得AdHoc网络的性能度量更加复杂．由于移动AdH

6、oc网络的动态性和资源的限制，在如此的网络中提供QoS保障和多播是一个挑战性任务，发现和维护QoS多播路由更是困难的．本文描述了一种AdHoc网络中基于信息熵度量的QoS多播路由优化算法(EQMOA)．其核心思想是提出了衡量路径稳定性的新尺度——熵，并利用熵的度量来选择长寿的、稳定的路径，减少了路由重构的次数，从而在AdHoc网络的网络拓扑频繁变化的环境中尽可能地提供QoS保证．仿真实验结果表明EQMOA算法快速有效、可靠性高．EQMOA算法为动态的AdHoc网络建立和评价稳定的路径提供了一种新的有效途径．3)AdHoc网络Oo

7、S多播路由协议本文研究了AdHoc网络多播路由协议、QoS路由协议、分布式路由协议，描述了一种适应于研究AdHoc网络QoS多播路由的网络模型，提出了AdHoc网络中一种具有QoS约束的多播路由协议(QMRP)，给出了该协议的正确性证明和复杂性分析．仿真实验结果表明，该协议较其他协议更适合于网络状态变化比较频繁的环境以及实时多媒体应用，优化了多播树的代价．QMRP为AdHoc网络QoS约束多播路由提供了一种新的有效途径．本文得到国家自然科学基金项目(90304018，60172035)、湖北省自然科学基金项目(2004ABA01

8、4，2005ABA231，2006ABA301)、湖北省教育厅重点科研项目(2003A002，D200617001)和武汉市重点科技攻关项目(20041001001)的资助．关键词：AdHoc网络；可靠多播：多播路由；路由协议；QoS；信息熵；优化算法H武汉理工