移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議簡(jiǎn)介

MANET為Mobile Ad hoc network的簡(jiǎn)稱,Ad hoc網(wǎng)絡(luò)是一種自組織網(wǎng)絡(luò)。
?由于 MANET 網(wǎng)絡(luò)中無線通信節(jié)點(diǎn)的能量一般都是受限的,通信范圍并不能從源節(jié)點(diǎn)直接覆蓋網(wǎng)絡(luò)中的所有其他通信節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí),一般需要其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的協(xié)助,通過多跳傳輸才可以轉(zhuǎn)發(fā)到并未直接相連的目的節(jié)點(diǎn),所以路由協(xié)議是 MANET 網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)中十分重要的一部分。在傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中,路由器一般不移動(dòng),很少出現(xiàn)路由器在通信的過程中隨意加入或者離開網(wǎng)絡(luò)的情況,普通的路由協(xié)議對(duì)于 MANET 這類拓?fù)漕l繁動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)顯然是不適用的。因此,有必要針對(duì)具體的移動(dòng)無線自組織網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境的特點(diǎn),設(shè)計(jì)相應(yīng)的 MANET 路由算法。
?如圖所示,MANET 網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議分類方法有很多種,并且新的路由協(xié)議也在不斷的出現(xiàn)。根據(jù)路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制的不同,基本可以被分為表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議、按需路由協(xié)議以及混合式路由協(xié)議三種類型。

MANET網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分類

表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議

又稱為先驗(yàn)式路由協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)包含其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息的路由表。MANET網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都周期性地廣播路由分組,同時(shí)通過從網(wǎng)絡(luò)接收到的路由分組信息,持續(xù)更新自身的路由表。在發(fā)生網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)性改變的時(shí)候,通信節(jié)點(diǎn)打包更新消息并發(fā)送給其它通訊節(jié)點(diǎn),讓它們更新最新路由。這樣網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)都一直保持準(zhǔn)確最新的路由信息,無論是否有數(shù)據(jù)通信的需要。當(dāng)有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)需求的時(shí)候,節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身維護(hù)的路由表選擇路由,作為發(fā)送或者轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的下一跳節(jié)點(diǎn)。表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)較低的端到端時(shí)延(End-to-End Delay),但是為了計(jì)算路由而周期性廣播信標(biāo)會(huì)產(chǎn)生較大的網(wǎng)絡(luò)開銷。DSDV(目的序號(hào)距離矢量)協(xié)議、OLSR(優(yōu)化鏈路狀態(tài)路由)協(xié)議是此類協(xié)議的主要代表。

按需路由協(xié)議

又稱為反應(yīng)式路由協(xié)議。當(dāng)自組織網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)有通信需求的時(shí)候,進(jìn)行路由搜索操作,本身并不保存路由信息。當(dāng)通訊節(jié)點(diǎn)有發(fā)送數(shù)據(jù)包的需求時(shí),該節(jié)點(diǎn)將會(huì)在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行路由搜索,查找可以到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路徑;只有找到一條滿足條件的可用路徑后,數(shù)據(jù)包的發(fā)送過程才執(zhí)行。把先前獲得的路由信息緩存到本地當(dāng)中,作為后續(xù)發(fā)送使用,可以加速網(wǎng)絡(luò)效率。比起表驅(qū)動(dòng)路由,按需路由沒有周期性廣播控制消息,因此降低了路由開銷,極大的節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)帶寬。按需路由協(xié)議有一個(gè)缺點(diǎn)是,如果在發(fā)送數(shù)據(jù)包的時(shí)候,找不到可用的路由路徑信息,需要發(fā)起路由搜索。端到端時(shí)延(End-to-End Delay)在按需路由協(xié)議中可能比較高。AODV(無線自組網(wǎng)按需平面距離向量路由)協(xié)議、DSR(動(dòng)態(tài)源路由)協(xié)議是按需路由協(xié)議的主要代表。

混合(分級(jí))路由協(xié)議

混合(分級(jí))路由協(xié)議,就是結(jié)合上述兩種路由協(xié)議的優(yōu)勢(shì)而得到的一類路由協(xié)議。在上文提到的兩種路由協(xié)議中,所有節(jié)點(diǎn)的功能都為平等的,通常來說這兩種路由協(xié)議都是單層架構(gòu)的平面路由協(xié)議。而在分級(jí)路由協(xié)議中,層次指的是一個(gè)“區(qū)”或“簇”,可以采用兩種方法來對(duì)節(jié)點(diǎn)分級(jí)。一種分級(jí)的方式是隱式的,被稱為邏輯分級(jí):每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都被包含于某一個(gè)本地范圍內(nèi),而對(duì)于本地范圍的內(nèi)部與外部則分別使用不同的路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制。另一種分級(jí)的方式是物理分級(jí)。首先是構(gòu)建簇,將那些在地理位置方面具有緊密聯(lián)系的相關(guān)節(jié)點(diǎn)構(gòu)建成一個(gè)顯式的簇,然后從每個(gè)簇中選擇出一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為該簇的簇首,選擇出的簇首節(jié)點(diǎn)與同一個(gè)簇內(nèi)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)都是可以直接進(jìn)行一跳通信的。網(wǎng)絡(luò)由若干個(gè)節(jié)點(diǎn)組成,在層內(nèi)的節(jié)點(diǎn)使用先驗(yàn)式路由算法,在層間節(jié)點(diǎn)間則用反應(yīng)式路由算法?;旌下酚蓞f(xié)議避免了前面兩類協(xié)議的缺陷:表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議中過量的拓?fù)淇刂葡⒘髁繂栴}和按需路由協(xié)議中的長(zhǎng)時(shí)延問題。常見的混合路由協(xié)議有ZRP(區(qū)域路由)協(xié)議、CBRP(分簇路由)協(xié)議等。

地理位置輔助路由協(xié)議

這是不同于以前提到的三種路由協(xié)議。由于目前大量的通信節(jié)點(diǎn)都帶了定位裝置,使這類型協(xié)議開始流行。利用位置信息,可以優(yōu)化的路由性能的自組織網(wǎng)絡(luò),再通過限制路由發(fā)現(xiàn)的洪泛,以減少拓?fù)淇刂葡⒌臄?shù)量。GPSR(貪婪周邊無狀態(tài)路由)和LAR(地理信息輔助路由)路由協(xié)議都屬于地理位置輔助路由協(xié)議。

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