跨层设计的AODV路由设计与仿真

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摘 要：随着网络对无线、移动和全IP化的需求，Ad Hoc网络成为人们日常通信活动中所普及的网络。本文借助跨层设计理念，在aodv协议中添加跨层参数，对AODV协议路由发现过程的路由更新操作进行改进。根据Ad Hoc 网络通信特点和AODV路由协议运行原理，结合跨层设计理念，设计并实现了一种基于跨层设计的AODV路由——CL-AODV。

关键词：Ad Hoc网络；跨层设计；AODV路由

中图分类号：TP316.89 文献标识码：A

1概述

随着科技发展，无线网络通信得到了迅速的发展。无线通信快速、灵活方便的特征使其成为现代人的主要通信手段，人们可以通过配有无线接口的便携计算机或个人数字助理来实现移动中的通信。迫切需要一种不依赖基础设施、能够快速和灵活配置的移动通信网络技术，Ad Hoc 网络为满足这种特殊需求应运而生。

无线Ad Hoc 网络是指一组无线移动节点组成的多跳的临时性的无基础设施支持的无中心网络。Ad Hoc 网络是与传统的Internet和蜂窝网、WLAN等完全不同的全新网络。网络通信离不开路由协议，随着TCP/IP体系结构成为事实上的网络标准。Ad Hoc无线网络也采用的是TCP/IP体系结构。

2网络现状

随着IEEE802.11标准委员会采用了“Ad Hoc网络”一词来描述这种特殊的自组织对等式多跳移动通信网络，很多标准化组织对Ad Hoc网络进行标准化。目前的研究热点集中在MAC层和路由层路由算法的研究和开发，并制定相应的标准。1999年，RFC 2501给出了MANET的应用场合，由于MANET不需要预先铺设基础设施，并可以快速自动组网。2000年，IETF在公布了一系列的有关无线 Ad Hoc路由的草案，如基于反向路径转发的拓扑分发协议（Topology Dissemination Based on Reverse-Path Forwarding ，TBRPF）、优化链路状态路由算法（Optimized Link State Routing ，OLSR）等；此外，研究还提出了许多Ad Hoc路由协议，如陆标路由协议（Landmark Routing Protocol， LANMAR）、位置辅助路由（Location-Aided Routing LAR）、鱼眼状态路由算法（Fisheye State Routing ，FSR）。2000年，IEEE成立 Ad Hoc技术分委员会，从此无线Ad Hoc引起人们极大的关注，其研究应用跨入了一个新时代。

3网络特点

Ad Hoc 网络是多跳、临时性、无基础设施支持的无中心网络，与传统的移动网络和固定网络相比它具有以下特点：

动态拓扑：Ad Hoc 网络中的节点可以自由移动，节点在任意时间以任意的速度和方式在网络中移动，主机的移动会导致主机之间的链路增加或消失，主机之间的关系不断发生变化；每个节点的发送装置可能不同，某些节点发送功率可能处于不断变化中；无线信道间的互相干扰，节点周围可能存在其他无线网络，各种无线网络之间可能出现相互干扰；地形因素的干扰，Ad Hoc网络可能位于复杂地形的环境中，节点之间的通信可能由于大型物体的遮挡而处于时断时续的状态。

带宽受限：在Ad Hoc网络中没有有线基础设施的支持，因此Ad Hoc网络主机之间的通信均通过无线传输来完成。无线通信本身具有网络带宽窄、传输质量差、误码率高、信号衰减、噪声干扰等特点。

能源受限：在Ad Hoc网络中，节点的主机均是一些移动设备，如智能手机、PDA、手提电脑或ipad。由于这些节点的主要是以移动带给人们方便，因此不可能具有像普通台式电脑那样的电源。而电池相对于交流电来说能源具有一定限制，这样就限制了Ad Hoc网络终端的在线时间。

网络的独立性：Ad Hoc网络需要在无基础网络设备支持的情况下，任何时间，任何地点，动态，快速地构建一个移动通信网络。Ad Hoc网络的建立仅依赖于当前需要通信的独立设备。使得Ad Hoc网络很适合应用与灾难救助、偏远地区通信，为其在军事、民用和商业领域的应用奠定了良好的基础。

无中心：在Ad Hoc网络是无中心网络，网络中的所有节点地位平等，没有主控制节点，节点的加入和离开都是随时的。网络中各种协议应具有分布式特征，这样使得即使某些通信节点发生故障或遭到破坏，网络节点之间依然能够保证通信。

生存周期短：Ad Hoc网络主要用于临时的通信需求，相对于有线网络，它的生存时间一般比较短。

多跳路由：Ad Hoc 网络中，由于无线收发机的信号传播范围有限，只有在其节点无线覆盖范围内的节点才能够收到，而覆盖范围外的节点则感知不到任何通信的存在。当节点与其无线覆盖范围外的节点通信时，需要其他节点帮助转发报文，转发是由网络普通节点完成的，而不是专用的路由设备。

安全性差：Ad Hoc网络具有一系列安全隐患问题。网络可能受到被动攻击或者主动攻击。被动攻击是指攻击者通过监听节点间的通信获取有价值的信息；主动攻击是指攻击者将发送到其他节点的报文重定向到其他节点用于分析或者破坏网络的可用性。

网络的可扩展性不强：采用全向天线的非协作网络中，节点在通信过程中会因为相互干扰而产生网络容量的变化，当增加网络结点的个数时也会使结点吞吐量下降，这就限制了Ad Hoc网络通信容量的可扩展性。

结语

充分了解Ad Hoc研究热点的基础上，尝试采用跨层设计理念对Ad Hoc网络中AODV协议进行改进，详细分析了AODV路由协议的基本原理，并对协议路由表结构一节消息控制帧和路由发现过程进行了总结。在此基础上，对AODV协议的适用场景进行总结，根据AODV协议存在的问题进行分析，找出解决办法。介绍了跨层技术的概念，并对其相关技术和应用进行分析。

参考文献

[1]曹常义，程青松. Ad Hoc技术与WMANET网络体系结构[J].通讯世界，2003，9（1）：43-45.

[2]尹为.基于Ad Hoc网络的跨层优化算法研究[D]，西安：西安电子科技大学.2008.