基于多媒體業(yè)務(wù)的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)QoS路由協(xié)議的研究.pdf

1、Ad hoc網(wǎng)絡(luò)，也稱為無線自組織網(wǎng)絡(luò)(MANET)，是由一組帶有無線收發(fā)裝置的移動節(jié)點所組成的一個臨時性多跳自治系統(tǒng)。作為下一代網(wǎng)絡(luò)的重要代表，它的發(fā)展不僅有利于國防軍事，而且在民用方面也具有廣闊的應(yīng)用前景，因此，對Ad hoc網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用技術(shù)的研究是目前網(wǎng)絡(luò)研究中的熱點問題。隨著多媒體應(yīng)用日益普及，開發(fā)適用于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)開展多媒體業(yè)務(wù)的QoS路由協(xié)議也逐漸成為一個重要的研究領(lǐng)域。然而，由于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)受拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化較快、節(jié)點

2、電池容量受限以及數(shù)據(jù)安全性較差等特點的制約，開發(fā)出在一定帶寬條件下，端到端時延小、誤碼率低、安全、節(jié)能、能夠傳輸多媒體數(shù)據(jù)的QoS路由協(xié)議具有較大的難度及挑戰(zhàn)性，它已成為該領(lǐng)域的一項重要研究課題。 近年來，隨著對Ad hoc網(wǎng)絡(luò)重要性的認(rèn)識逐漸增加，國內(nèi)外的科研人員也對Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的QoS路由做了大量的研究工作，但仍然有許多未解決的難題，而且不少Q(mào)oS路由協(xié)議僅針對的是一個QoS路由參數(shù)，如帶寬或時延等，并未形成一套有效的體

3、系或方案。本文在參閱大量國內(nèi)外參考文獻的基礎(chǔ)上，對如何在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)上開展多媒體業(yè)務(wù)進行了較為系統(tǒng)的研究，擬提出一種較為有效的針對多媒體業(yè)務(wù)的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)QoS保障體系。該體系主要涉及Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能機制和Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機制等內(nèi)容，其主要創(chuàng)新性工作可體現(xiàn)在以下幾個方面： (1) 提出了基于能量邊界代理(Edge-Agent)的節(jié)能機制。 在大多數(shù)節(jié)點采用電池供電的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)能以及網(wǎng)絡(luò)

4、生存時間問題一直是研究的熱點問題。文中從Ad hoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的能量消耗公式入手，不僅從理論上分析了節(jié)省電池電量、延長網(wǎng)絡(luò)生存時間的方法，而且根據(jù)提出的能量狀態(tài)公式在每個通信區(qū)域中尋找一個能量代理(Agent)節(jié)點，并針對兩通信區(qū)域之間的節(jié)點提出了能量邊界代理(Edge-Agent)的概念。該Edge-Agent由通信交叉區(qū)域中能量狀態(tài)最高的節(jié)點擔(dān)任，采用輪換工作方式負(fù)責(zé)兩區(qū)域之間的轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。通過實驗證明，該節(jié)能機制可有效保障網(wǎng)絡(luò)生存時間

5、，提高節(jié)點電池壽命，延長負(fù)載較大節(jié)點的工作時間。 (2) 改進了原有的IntServ模型，使其滿足適用于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的QoS保障。 原有的IntServ模型針對Internet中基于流的數(shù)據(jù)，主要在每個轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(路由器)上采用資源預(yù)留(RSVP)方式保障服務(wù)質(zhì)量。然而，現(xiàn)有的IntServ模型由于其擴展性較差，不僅很難適應(yīng)Internet的高速發(fā)展，更不可直接用于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更復(fù)雜、節(jié)點功能更單一的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)。本文

6、分析IntServ模型基于數(shù)據(jù)流的特性后認(rèn)為，該機制有利于在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)，并對不適用于Adhoc網(wǎng)絡(luò)的原有模型中的RSVP模塊進行了改進。改進后的RSVP模塊將整個網(wǎng)絡(luò)資源作為一個整體進行有效調(diào)配，且沒有額外增加節(jié)點的能耗以及運算量。 (3) 設(shè)計了以MPLS轉(zhuǎn)發(fā)機制為基礎(chǔ)的QoS路由協(xié)議-WiMPLS。 本文以提出的Edge-Agent能量機制和修改后的IntServ模型為基礎(chǔ)，并結(jié)合多協(xié)議標(biāo)簽交換

7、(MPLS)機制，設(shè)計實現(xiàn)了一種基于流的、具有節(jié)能特性的、能夠?qū)崿F(xiàn)快速轉(zhuǎn)發(fā)的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)QoS路由協(xié)議--WiMPLS協(xié)議。實驗證明，該協(xié)議并不是三種機制的簡單堆砌，也不僅僅是一種適用于網(wǎng)絡(luò)第三層的QoS路由協(xié)議，而是一種包含了Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的第二層、第三層甚至能量層的混合協(xié)議，它能較好的完成對高效Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議所提出的節(jié)能、保證服務(wù)質(zhì)量以及快速轉(zhuǎn)發(fā)的要求。 (4) 研究了利用WiMPLS路由協(xié)議保障多媒體業(yè)務(wù)的

8、安全機制。 對所建議的協(xié)議應(yīng)用于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)后的數(shù)據(jù)安全保障，本文也作了一定的闡述。文中指出，通過WiMPLS路由協(xié)議建立路由路徑的過程中，每條路由路徑包含不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，而且每條路由路徑上的節(jié)點相對獨立，這樣，可以形成一條非面向連接的數(shù)據(jù)隧道，達到保障數(shù)據(jù)流彼此獨立的目的，較好的保障了數(shù)據(jù)的安全性。 本文對Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的QoS路由協(xié)議進行了較系統(tǒng)深入的研究，針對在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)上進行多媒體業(yè)務(wù)提出了有效的解決