hoc络路由协议.docVIP

第三章 Ad hoc网络路由协议 路由协议是网络层的主要功能，Ad hoc网络具有许多不同于有线固定网络和无线局域网的特性，这使得基于传统网络设计的路由协议如RIP、OSPF等一些常规路由协议都无法在Ad hoc网络环境下正常工作。为此，研究人员从不同角度提出了许多 Ad hoc路由协议，设计目标是：满足应用需求的同时尽量降低网络开销，取得资源利用的整体有效性，扩大网络吞吐量。 3.1 Ad hoc路由协议设计要求 目前，常规路由协议主要采用两种形式的路由思想[11]：距离-向量算法DVA(Distance Vector Algorithm)和链路-状态算法LSA(Link State Advertisement)。但是， DVA和LSA是为有线固定网络而设计的，但是由于我们在本文2.2节所提到的移动Ad hoc网络的特点，这两种协议都不适合运行在移动Ad hoc网络中。因此需要开发新的路由协议，移动Ad hoc网络的路由协议应具备以下的几个重要特征[12]： (1) 分布式 Ad hoc网络是一个自治的、自组织的系统，为了保证网络良好的鲁棒性和路由查找的有效性，协议必须采用分布式的路由算法。 (2) 控制开销少 为了执行特定的功能，Ad hoc路由协议都需要使用一些控制信息，而控制信息占用一定带宽资源，为了更有效地利用宝贵的带宽资源，如何降低控制头部信息是在设计移动Ad hoc路由协议时需要考虑的一个重要因素。 (3) 对终端性能无过高要求 移动终端要求协议具有较少的开销和较低的算法复杂度，以降低有限的电源损耗，提高电源利用率，从而延长网络生存时间。 (4) 避免无穷计算 传统的距离矢量算法在某条链路失效时，有可能出现无穷寻找链路的情况。在自组网中，链路失效是经常发生的，这就要求在自组网中运行的路由协议必须能够避免无穷计算。 (5) 支持单向信道 在Ad hoc网络中，由于移动终端发射功率的差异，造成传输覆盖范围不同，有可能出现单向信道。支持单向信道，也是对路由协议的要求之一。 (6) 避免环路 利用路由算法得到的路径不应该含有回路，数据包在有回路的路径上传播会造成带宽和能量等资源的大量浪费。但在Ad hoc网络中，由于拓扑结构动态变化会导致大量己有信息失效，从而更容易产生路由环路。因此，在Ad hoc网络中提供无环路由就显得尤为重要。 目前还没有一个满足以上所有要求的路由协议，因此Ad hoc网络路由协议的研究将是一个热点，具有很大的挑战性。 3.2 Ad hoc网络路由协议分类 根据协议的设计和实现方法，当前的路由协议存在多种分类标准： (1)根据网络逻辑结构不同：可分为平面结构和层次结构两种[13]。对于平面结构的路由协议，网络的逻辑视图是较为简单的平面结构，移动节点具有平等的地位，共同协作完成节点间的通信。其优点是网络中没有特殊节点，节点移动性较为简单，且易于管理；缺点是扩展性不好，限制了网络的规模。如DSR(Dynamic Source Routing)协议[14]，ABR(Associativity Based Routing)协议[15]等。对于层次结构的路由协议，网络的逻辑视图是层次性的。在两级网络中，骨干网由较为稳定、综合性能较好的骨干节点组成，其优点是适合大规模移动自组织网络，扩展性较强，如CEDAR(Core Extraction Distributed Ad hoc Routing)协议[16]和CGSR(Cluster=head Gateway Switch Routing)协议[17]等。 (2)根据驱动方式不同：可分为主动路由协议和按需路由协议两种。主动路由协议的路由发现策略是通过周期性的广播路由信息分组，交换路由信息，主动发现路由，同时节点必须维护去往全网所有节点的路由。如DSDV(Destination Sequenced Distance Vector)[18]、WRP(Wireless Routing Protocol)协议[19]、FSR(Fisheye State Routing)协议[20]等。按需路由协议是根据发送数据分组需要按需进行路由发现，建立传输路径，从而实现信息传送。如AODV (Algorithm of On-Demand Distance Vector)[21]和TORA(Temporally Ordered Routing Algorithm)协议[22]等。 (3)根据支持链路方向不同：分为支持单向链路的路由协议，如OUAOR(Optimized Unidirectional Ad hoc On-demand Routing)[23]协议，和支持双向链路的路由协议，如SSR(Signal Stability Routing)[24]协议等。 (4)由地理定位辅