无线自组织网备份路由协议研究

　　1　引言

　　无线自组织网络,又称Ad Hoc网络,是近年来发展迅猛的一种网络技术。它没有固定的基础设施来支撑,仅靠节点间的相互中继来传输信息。其中最典型的一种无线自组织网是对等无线自组织网,其所有节点均具有相同的通信距离和随意移动的特性。

　　由于节点通信范围的限制,即使是地理上较近的距离,也需要几个乃至十几个中继节点来转发数据。而每个节点的工作模式是接收、存储、转发,每一跳的时延都比较大,若干中继节点的传输时延累加起来是个很可观的值。同时,由于各节点数据通信的随机性,如果两条通信路由共用一个中继节点,会造成额外的数据传输等待时延。由于无线节点的移动具有随意性,尤其是当移动速度过高时,会造成路由的频繁中断,势必会降低通信的性能。这几个问题都是无线自组织网路由协议所要着力解决的重点。

　　无线自组织网的传输时延主要包括固定的单跳传输时延、网络拥塞所造成的排队等待时延和路由发现时延。随着通信技术的发展,无线局域网的速率已经从802.11b标准的11Mbps,802.11g标准的54Mbps,发展到现在的802. 11n标准的108Mbps。在通信传输中单跳固定时延越来越小,而网络吞吐量越来越大。由网络拓扑频繁变化引发的重新发现路由所造成的时延和网络拥塞所引起的排队等待时延将会占传输时延越来越大的比重。

　　在Ad Hoc网络中,多媒体通信的应用日益增多,在战场环境下的战况传输、视频会议,抗震救灾中的视频传输等都是Ad Hoc网络的典型多媒体应用。这些应用对传输时延的有较高的要求。另外,在军事应用中,传输路由的可靠性也是一个重要的衡量指标。

　　2　主流路由协议介绍

　　目前主流的路由协议主要有DSR, AODV,DSDV等。DSDV是一种先验式路由协议,而DSR与AODV都属于反应式路由协议。在ad hoc网络中,先验式路由协议显然是不能适应网络拓扑的频繁变化。而反应式路由协议直到有数据传输时才会寻找路由,虽然会有一个初始时延,但其在动态变化的网络环境中具有更高的弹性和更好的适应性。本文将以其中的DSR协议为基础,针对当前无线自组织网络存在的问题进行改进设计。

　　DSR路由协议已经于2007年推出了RFC4728的标准草案[1]。该路由协议的基本工作原理是:节点要发送数据时,如果没有可用路由,会发起一个洪泛式的路由发现过程。每个路由请求包都会记录下它所经过的每一个节点,当目的节点接收到该路由请求包时,会按包中记录的路由反向发送给发送节点。源节点会收到去往同一目的节点的多条路由,并存储于路由缓存中。

　　3　基于DSR的备份路由协议