AdHoc無線網絡路由協議設計分析及要求 2021/7/23 21:54:42 74人閱讀 image
AdHoc無線網絡路由協議的具體設計將是我們本文重點討論的地方。
通過路由協議,網絡拓撲以及其他相關技術的引入,讓大家有一個更好的認識。
1.AdHoc無線網絡路由協議的設計要求 AdHoc網絡設計中的一個關鍵問題是開發能夠在兩個節點之間提供高質量高效率通信的路由協議。
網絡節點的移動性使得網絡拓撲結構不斷變化,傳統的基于因特網的路由協議無法適應這些特性,需要有專門的應用于AdHoc網絡的路由協議,根據前文對AdHoc網絡結構和特點的闡述,設計的路由協議必須滿足以下的條件: (1)必須對網絡拓撲結構動態變化具有快速應變的能力,并且盡量避免路由環路的發生,提供方便簡單的網絡節點定位法。
(2)必須高效地利用有限的帶寬資源,盡可能壓縮不必要的開銷。
(3)實施多跳通信的中間轉接次數也是有限的,一般不要超過3次。
(4)必須盡可能減少發射時間和發射的數據量,節約有限的工作能源。
(5)在可能的條件下,使設計的路由協議具有安全性,降低遭受攻擊的可能性。
2.AdHoc無線網絡路由協議分析 IETF的MANET工作小組目前正專注于AdHoc網絡路由協議的研究,提出了許多協議草案,如DSR,AODV,ZRP等路由協議;另外,專業研究人員也發表了大量關于AdHoc網絡路由協議的相關文章,提出了許多關于AdHoc的網絡路由協議,如DSDV,WRP等。
根據路由觸發原理,目前的路由協議大致可以分為先驗式路由協議、反應式路由協議和混合式路由協議3種。
(1)先驗式路由協議 先驗式路由協議又稱表驅動路由協議,每個節點維護一張包含到達節點的路由信息的路由表,并根據網絡拓撲的變化隨時更新路由表,所以路由表可以準確地反映網絡的拓撲結構;源節點一旦要發送報文,可以立即獲得到達目的節點的路由,這類的路由協議通常是通過修改現有的有線路由協議來適應AdHoc無線網絡要求,如通過修改路由信息協議(RIP)得到的目的節點序列距離矢量協議(DSDV)。
因此這種路由協議的時延較小,但是協議需要大量的路由控制報文路由,協議的開銷較大。
常用的先驗式路由協議有DSDV,HSR,GSR,WRP等。
DSDV協議通過給每個路由設定序列號避免了路由環路的產生,采用時間驅動和事件驅動技術控制路由表的傳送,即每個移動節點在本地都保留一張路由表,其中包括所有有效信宿點、路由跳數、信宿路由序列號等信息,信宿路由序列號用于區別新舊路由以避免環路的產生。
每個節點周期性地將本地路由表傳送給鄰近節點,或者當其路由表發生變化時,也會將其路由信息傳給鄰近點,當無節點移動時使用間隔較長的大數據包(包括多個數據單元)進行路由更新;鄰近節點收到包含修改的路由表信息后,先比較信源K信宿路由序列號的大小,信宿路由序列號大的路由將被采用,而信宿路由序列號小的路由則被淘汰,若相同,則采用最佳制式的路由(如最短路徑)。
HSR(HierarchicalStateRouting)是一種用于分級網絡的路由協議,高級節點保存它所有子孫節點的位置信息,沿從最高級的根節點到最低級的葉節點的路徑為節點分配邏輯序列地址,可以用序列地址進行節點尋址。
GSR稱為全局狀態路由協議,其工作原理與DSDV協議類似,采用鏈路狀態路由算法,但避免了路由報文的泛洪,它包括一個鄰近節點表、網絡拓撲表、下一跳路由表和距離表。
根據AdHoc無線網絡路由協議的特殊性,近年來提出了多種Adhoc網絡路由協議。
無線路由協議WRP是一種距離—矢量路由協議,每個節點都維持一個距離表、路由表、鏈路開銷表和報文重傳表,通過其鄰近節點的最短路徑生成數SST(ShortpathSpanningTree)生成自己的SST后,再向鄰節點傳遞更新信息。
當網絡路由表沒有任何變化時,接收節點需回傳一個空閑報文以示連接,否則,修改距離表,尋找更優路徑。
這種算法的特點是當檢測到任意相鄰節點變化時,則檢查所有相鄰節點的堅固性以消除回路,具有較快的收斂性。
(2)反應式路由協議 反應式路由協議又稱隨選路由或者按需路由,是一種當需要時才查找路由的路由選擇方式。
節點不需要維護及時準確的路由信息,當需要發送數據時才發起路由查找過程。
與先驗式路由協議相比,反應式路由協議的開銷小,但是數據報傳送的時延較大,不適合于實時性的應用。
常用的反應式路由協議有AODV,DSR,TORA等。
AODV(AdhocOndemandDistanceVectorRouting)協議:源節點發送數據前先廣播一個路由請求消息,附近節點收到后再次廣播,直到請求消息到達目的節點或到達知道目的節點路由的中間節點,目的節點或中間節點沿原來路徑返回響應消息,源節點收到響應后就知道到達目的節點的路由。
DSR協議稱為動態源路由協議,是一種源路由協議,每個分組的分組頭中包含了源—目的整條路由信息。
它采用路由緩存技術,用于存儲源路由信息,當學習到新的路由時則修改路由緩存內容,該協議包含兩個方面:路由發現和路由維護。
TORA協議稱為臨時預定路由算法,是一種源初始化按需路由選擇協議,它采用鏈路反轉的分布式算法,具有高度自適應、高效率和較好的擴充性,比較適合高度動態移動、多跳的無線網絡,其主要特點是控制報文定位在最靠近拓撲變化的一小部分節點處,因此節點只保留鄰近點的路由信息。
該算法中路由不一定是最優的,常常使用次優路由以減少發現路由的開銷。
TORA協議包括3個基本模塊:路由的創建、路由的維護和路由的刪除。
(3)混合式路由協議 Adhoc無線網絡中單純采用先驗式或反應式路由協議都不能完全解決路由問題,因此,許多學者提出了結合先驗式和反應式路由協議優點的混合式路由協議,如ZRP協議。
ZRP協議是一個先驗式和反應式路由協議的組合,網絡內的所有節點都有一個以自己為中心的虛擬區,區內的節點數與設定的區半徑有關,因此區是重疊的,這是與分群路由的區別;在區內使用先驗式路由算法,中心節點使用區內路由協議IARP維持一個到區內其他成員的路由表,對區外節點的路由使用按需路由,利用區間路由協議IERP建立臨時的路由。
但是,實施混合式路由也面臨著很多困難,如族的選擇和維護、先驗式和反應式路由協議的合理選擇以及網絡工作的大流量等問題。
3.總結和展望 本文首先闡述了AdHoc無線網絡路由結構和特點,提出了設計AdHoc網絡協議時需要滿足的條件,并對目前存在的路由協議進行了詳細分析。
但是AdHoc網絡中路由功能是由移動主機來執行,因此路由器的位置是移動的;AdHoc網絡有限的工作能源也無法提供復雜的路由功能;網絡拓撲結構的動態變化性使得目前認為是最優的路由協議也可能會被中斷或不是最優,這些問題使得Adhoc網絡中的路由算法成為當前研究的一個熱點。
近年來,越來越多的研究者開始重視移動代理技術的應用,并有學者提出了基于移動代理技術的移動網絡拓撲結構構造和有線網絡動態路由算法實現等理論。
移動代理技術具有移動性、自主性等特點,因此它適用于移動網絡,研究基于移動代理技術的Adhoc無線網絡的路由協議將成為今后Adhoc無線網絡路由技術研究的重點。
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網絡中的每個節點都有路由器和主機兩種功能。
在這里拿出來和大家分享一下,希望對大家有用。
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