面向空地网络的负载均衡路由协议研究

发布时间：2017-07-02 11:10

  本文关键词：面向空地网络的负载均衡路由协议研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在突发的自然灾害和公共事件面前,地面通信设施可能被损毁,无法满足应急场景下的通信需求,因此需要设计一种能与常规通信系统相融合的应急网络。空地一体化网络依靠临近空间平台,能够实现快速灵活部署与组网,成为构建应急通信网络的最佳选择。一般情况下,临近空间平台飞行器布置于地面和卫星难以覆盖的区域,用于偏远地带的通信;应急时,将平台部署或移动到灾区上空,补充或替代地面通信系统的服务。为使临近空间网络和地面设备无缝连接,需要解决空间设备与地面设备之间可能的网络拥塞和瓶颈,其中高效可靠的负载均衡路由协议是组建空地网络的重要技术内容之一。由于现有的路由方法主要基于ad hoc单层网络,且网络中的链路以及节点的特性相似,而空地网络链路状态与节点的负载各不相同,需要提出一种新的路由策略支持空地一体化网络。本文将围绕空地网络通信中负载均衡的路由策略展开研究。主要开展了以下两方面的工作:首先,现有的权值度量方法主要针对无线Mesh网络,仅仅考虑了链路的状态信息,没有考虑节点的负载信息。但是,空地网络中各个节点所承载的数据量不同,需要考虑节点的负载信息。本文针对空地网络链路节点的特点,对预期传输时延ETT权值度量进行了改进,提出了一种基于链路状态和节点负载的权值度量方法,并借助此权值度量方法将双层结构网络扁平化看待,便于设计实施路由策略。其次,本文在总结了现有的ad hoc网络以及空地网络路由设计方法基础上,将蚁群算法引入到OLSR路由决策之中,提出了一种基于蚁群优化的负载均衡路由算法。该算法在进行路由决策时考虑了链路时延、丢包率、带宽、链路稳定性、MAC层缓存排队时延等性能参数。同时,为了达到根据链路状态来调节信息素挥发速度的目的,本文将链路稳定性加入到蚁群算法的信息素挥发率的计算之中。研究结果表明本文所提的路由策略能实时感知网络链路以及节点负载变化,并能根据变化调整所选的路由路径,有效降低丢包率以及端到端时延。论文结果为空地一体化网络的负载均衡路由协议在未来的实际应用提供了强有力的支撑。
【关键词】：空地网络 应急通信 权值度量 负载均衡路由
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN915.04
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符号对照表10-11
• 缩略语对照表11-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 空地网络简介15-17
• 1.2.1 空地网络架构15-16
• 1.2.2 空地网络的特点及挑战16-17
• 1.2.3 空地网络路由设计17
• 1.3 空地网络的研究现状17-19
• 1.4 本文研究内容19-20
• 第二章 路由技术的研究20-28
• 2.1 选择最佳路径20
• 2.2 链路权值度量标准20-22
• 2.2.1 ETX链路度量21-22
• 2.2.2 ETT链路度量22
• 2.3 路由协议分类22-24
• 2.4 传统的空地一体化网络路由24-25
• 2.5 负载均衡路由方法25-26
• 2.6 本章小结26-28
• 第三章 面向空地网络的负载均衡的权值度量设计28-44
• 3.1 负载均衡路由设计思想28-29
• 3.2 基于节点负载和链路状态的链路权值度量设计29-35
• 3.2.1 链路的稳定性30-32
• 3.2.2 节点负载度量32-33
• 3.2.3 基于链路状态以及节点负载的权值度量方法33-35
• 3.3 仿真分析35-43
• 3.3.1 仿真场景参数设置35-36
• 3.3.2 网络节点域设计36-37
• 3.3.3 仿真结果分析37-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 面向空地网络的负载均衡路由设计44-60
• 4.1 蚁群算法简介44-45
• 4.2 蚁群算法数学模型45-47
• 4.3 蚁群优化路由算法47-48
• 4.4 基于改进蚁群系统的空地网络路由策略48-51
• 4.4.1 概率转移路由表48-49
• 4.4.2 信息素的释放49-50
• 4.4.3 信息素的挥发50-51
• 4.5 路由策略设计51-53
• 4.5.1 路由初始化51-52
• 4.5.2 路由维护52-53
• 4.6 仿真与结果分析53-59
• 4.6.1 仿真参数设置53-54
• 4.6.2 移动性对网络性能的影响54-56
• 4.6.3 节点负载对网络性能的影响56-59
• 4.7 本章小结59-60
• 第五章 总结与展望60-62
• 5.1 本文工作总结60
• 5.2 未来工作展望60-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-68
• 作者简介68-69

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