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无线移动Adhoc网络(MobileAdhocNetwork,简称MANET)是由一组带有无线收发装置的移动节点组成的多跳临时性通信网络,由于不需要网络基础设施,能够快速自动组网而被广泛用于作战指挥、抢险救灾以及应付突发事件和执行临时任务的场合。MANET环境中许多应用都需要节点通过群组协作来完成给定的任务,组播通信是支持面向群组应用的一种有效方式。但目前MANET网络环境下基于树结构的组播路由协议均无法适应网络的移动性,基于网格的组播路由协议在组播组规模扩大时,由于使用多跳冗余路由来转发数据,需要传输的数据量较大,转发效率很低,在可扩展性方面的需求很难得到保证。
针对MANET现有组播路由协议中存在的问题,本文提出一种基于时间分区的按需组播路由协议(TZDMP:TimingbasedZone-DivisionondemandMulticastroutingProtocol),通过按需的方式获得路径信息。当组播源有数据包要发送但没有可达路由信息时,源节点在全网初始化转发网格,然后采用一种新的基于时间的探测机制来获知组成员的分布情况,对转发网格进行合理的区域划分,并给出区域半径的确立算法。TZDMP很好地融合了区域和网格的优点,区域内保留网格提供冗余路径的弹性机制,使协议能适应网络的移动性;区域之间由隧道连接,减少了需要全网转发的数据量,降低了协议的数据负载和控制开销。为进一步提高协议的转发效率,TZDMP转发组成员的选取原则也不同于以往基于网格的组播路由协议中常用的最短路径原则,而是在保证转发网格可靠性的条件下,尽量限制引入新的非终端节点参与组播转发,使得转发结构的代价减小。TZDMP在组播源和组播接收者之间采用区域内网格和区域域间隧道相结合的方式转发组播数据包,在提高转发效率的同时很好地控制了路由维护与更新的泛洪范围,有效地降低了开销,从而提高了网络规模的可扩展性。
本课题完成了TZDMP协议的详细设计,在OPNET仿真软件中进行了TZDMP和ODMRP协议的比较实验。仿真结果表明,当组播组规模扩大时,ODMRP由于发生严重的拥塞,性能变差。而TZDMP通过划分区域有效降低了协议的数据负载和控制开销,协议受组播组规模增大的影响不大,能提供较好的性能,可适用于大规模MANET网络群组应用的扩展需求。