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在过去的十几年里,无线通信发生了翻天覆地的变化。移动性强、通信方便等特点使无线网络得到了广泛的应用,并且便携式设备也日益被广泛使用。随着硬件设备技术的提高和成本的降低,无线网络已经变的使用起来更方便、费用更低廉、使用范围更广泛,甚至已经普及到了固定场所的应用,比如家庭网络和社区网络。Ad hoc网络可以扩展无线网络的范围,在Ad hoc网络中,节点间相互合作,动态的建立路由,一个节点发送的数据包可以被其他节点序列依次顺序转发,允许数据包到达的目的节点不受发送节点无线通信范围的限制,可以发送到发送节点无线通信范围以外的任何节点。
Ad hoc网络是计算机通信领域的一个概念,“Ad hoc”源于拉丁语,意思是“为某一特定目的”,这就意味着用户间需要通信时,就要建立一个临时性的网络,该网络没有任何设备来集中管理。网络中的每个节点扮演主机和路由器双重角色,节点作为路由器,还必须可以向其他节点转发数据包。因此,路由协议是非常必要的。Ad hoc网络的独特性,对路由协议规定了许多新的要求。Ad hoc网络最重要的特点是动态的拓扑结构,这是由节点移动所致;节点可以频繁的改变位置,这就意味着需要一个可以迅速适应拓扑结构变化的路由。在Adhoc网络中,节点可以是笔记本电脑和个人数字助理(PDA)等,因节点资源有限,比如CPU能力、存储容量、电池能量和带宽等有限,这就意味着路由协议应该尽量减少传输控制开销,如周期性的更新信息。所以,路由协议应该是被动的,只有在收到具体的路由请求的时候才计算路由。
目前,已经提出了很多专门应用于Ad hoc网络的路由协议,有主动式、被动式和混合式的,其中典型的被动式路由协议有AODV和DSR等。无线局域网标准IEEE802.11在2.4GHz到5GHz的无线频段内定义了多个互不重叠的信道,然而,为了避免节点间通信时候的相互协调,通常情况下,Ad hoc网络都被配置为使用单一的信道,这将导致许多可用的无线频道造成无畏的浪费。使用单一信道,如果网络节点比较多,将会造成网络拥塞,降低网络性能,但是,如果在有多个可用信道的前提下,将一个节点的单一接口配置为多个接口,则可以实现一个接口在一个信道发送数据,而另一个接口在另外一个信道接收数据,这样可能就会成倍的提高网络容量和节点间的吞吐量。因此,如何在现有协议的基础上进行改进使其具有支持多接口的功能,或是提出一种支持多接口的新的路由协议将是一个值得研究的重要问题。
本文首先对Ad hoc网络的研究背景、国内外发展现状做了简单的介绍;接下来对Adhoc网络的概况,包括起源、发展、应用、特点及其存在的问题等做了讲解;再接下来,对Ad hoc网络的关键技术做了大致的分析和讲述;然后,重点介绍了适宜于该网络的路由协议应该具备的理想特性及其分类,详细说明了三种典型的路由协议的原理和特点;最后,将基于单接口的AODV路由协议改进成了基于多接口的AODV路由协议,并利用仿真软件NS-2仿真了基于多信道多接口的网络的运行情况,利用端到端吞吐量、数据包发送的时间延迟和包投递率三个网络性能评价参数,通过与单接口AODV路由协议相比,证明了多信道多接口的优势。