探討無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)路由技術(shù)和協(xié)議分析-計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)論文

1、探討無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)路由技術(shù)和協(xié)議分析-計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)論文論文無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)Ad Hoc路由協(xié)議論文摘要無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是由Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來(lái)的一種多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，目前無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議都從很大程度上參考Ad Hocl絡(luò)的路由協(xié)議，其中經(jīng)典型路由協(xié)議更是直接將Ad Hoc路由協(xié)議應(yīng)用于無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。對(duì)經(jīng)典型無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)路由協(xié)議進(jìn)行先容，并對(duì)其中具有代表性的協(xié)議進(jìn)行重點(diǎn)分析。 一、無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)的路由協(xié)議 傳統(tǒng)的路由協(xié)議是專為有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的，并不適用于無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)環(huán)境。由于傳統(tǒng)的路由協(xié)議不能夠很好處理無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)環(huán)境中常見(jiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和鏈接質(zhì)的快速變化。無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)都有一些明顯的特性，例如摘要：高

2、動(dòng)態(tài)性，智能性，端對(duì)端最佳路徑選擇，多跳性，通常帶寬有限和計(jì)算能力不足。無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的高動(dòng)態(tài)性的原因有兩個(gè)摘要：第一，路由器本身可能移動(dòng)，并造成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的快速變動(dòng)。第二，即使路由器本身不移動(dòng)，由于干擾、地理和環(huán)境等因素，無(wú)線電鏈路的質(zhì)量仍可能發(fā)生快速變化。 從以上這些特性可以知道，完備的無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)路由協(xié)議必須需要具備以下特征摘要：分布式操縱；快速收斂(適應(yīng)更快的移動(dòng))；可擴(kuò)展性摘要：適用于大量的小型設(shè)備；只占用有限的帶寬和計(jì)算能力主動(dòng)式操縱(減少初始延遲)摘要：在選擇路由時(shí)考慮無(wú)線電鏈路的質(zhì)量和容量；避免環(huán)路摘要：平安性。 由于無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)是由Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來(lái)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。Ad Hoc

3、網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)之間具有一定的相似性，因此現(xiàn)有的主流無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)路由協(xié)議也是從AdHoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議發(fā)展而來(lái)的，主要包括三種類型的路由協(xié)-議摘要：一種為先驗(yàn)式路由協(xié)議摘要：一種為反應(yīng)式路由協(xié)議；另外一種就是二者的混合，稱為混合式路由協(xié)議。 二、先驗(yàn)式路由協(xié)議 (一)簡(jiǎn)介 先驗(yàn)式路由協(xié)議是一種基于表格的路由協(xié)議。在這種協(xié)議中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)一張或多張表格，這些表格包含到達(dá)網(wǎng)絡(luò)中其它所有節(jié)點(diǎn)的路由信息。當(dāng)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送路由更新信息。收到更新信息的節(jié)點(diǎn)更新自己的表格，以維護(hù)一致的、及時(shí)的、正確的路由信息。不同的先驗(yàn)式路由協(xié)議的區(qū)別在于拓?fù)涓滦畔⒃诰W(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)姆绞胶托?/p>

4、要存儲(chǔ)的表的類型。先驗(yàn)式路由協(xié)議不斷的檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜玩溌焚|(zhì)量的變化，根據(jù)變化更新路由表，所以路由表可以正確地反映網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。源節(jié)點(diǎn)一旦需要發(fā)送報(bào)文，可以立即得到到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路由。 (二)典型先驗(yàn)式路由協(xié)議DSDV協(xié)議 DSDV的基本原理是摘要：每一個(gè)節(jié)點(diǎn)維持一個(gè)到其它節(jié)點(diǎn)的路由表，表的內(nèi)容為路由的“下一跳”節(jié)點(diǎn)。DSDV創(chuàng)新之處是為每一條路由設(shè)置一個(gè)序列號(hào)，序列號(hào)大的路由為優(yōu)選路由，序列號(hào)相同時(shí)，跳數(shù)少的路由為優(yōu)選路由。正常情況下，節(jié)點(diǎn)廣播的序列號(hào)是單調(diào)遞增的偶數(shù)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)B發(fā)現(xiàn)到節(jié)點(diǎn)D的路由(路由序列號(hào)為s)中斷后，節(jié)點(diǎn)B就廣播一個(gè)路由信息，告知該路由的序列號(hào)變?yōu)閟+l，并把跳數(shù)設(shè)置為無(wú)

5、窮大，這樣，任何一個(gè)通過(guò)B發(fā)送信息的節(jié)點(diǎn)A的路由表中就包括一個(gè)無(wú)窮大的間隔，這一過(guò)程直到A收到一個(gè)到達(dá)D的有效路由(路由序列號(hào)為s+1-1)為止。 在此方案中，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的移動(dòng)終端都建立一個(gè)路由表，包括所有的目的節(jié)點(diǎn)到達(dá)各個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的跳躍次數(shù)(或標(biāo)識(shí)間隔矢量的路徑矩陣)。每個(gè)路由記錄都有一個(gè)由目標(biāo)節(jié)點(diǎn)設(shè)定的序列號(hào)。序列號(hào)使移動(dòng)終端可以區(qū)分當(dāng)前有效路由路徑和已過(guò)期的路由路徑。路由表周期性地做全網(wǎng)更新以維護(hù)全網(wǎng)的通訊有效性。通常，為了減少由于路由表更新而產(chǎn)生的大量路由信息傳遞，減少網(wǎng)絡(luò)路由開(kāi)銷，可以采用兩種路由更新方式。第一種是全清除方式，即通過(guò)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)單元將路由更新信息在全網(wǎng)中傳輸。假如

6、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)終端出現(xiàn)移動(dòng)，則產(chǎn)生的新路由分組信息不定期的傳達(dá)至網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有終端。第二種是部分更新方式，或稱為增量更新方式，即在最后一次全清除傳輸后，只傳遞那些涉及變化了的路由信息進(jìn)行傳輸，這些信息通常被放置在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的NPDU里，從而減少路由信息的傳遞量。在增量更新方式中移動(dòng)終端可以增加另外一個(gè)附加的表來(lái)存儲(chǔ)路由更新信息。新路由信息的廣播信息包含目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的地址，到每個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)、接收信息的序列號(hào)，以及獨(dú)占的廣播序列號(hào)。新路由信息適用最新的序列號(hào)。假如兩次更新具有相同的序列號(hào)，則具有較小的間隔矢量陣的路由具有優(yōu)先權(quán)。由于它代表路徑最短(或跳數(shù)最少)。在通常情況下，從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)可能存在多條路徑，

7、在最佳路由路徑的確定過(guò)程中，移動(dòng)終端跟蹤不同路由路徑的時(shí)間，最佳路由路徑就是時(shí)間最短的路徑。在找到最佳路徑之前，該時(shí)間呈收斂性漲落。一旦路徑確定，這些信息就存放到每一個(gè)終真?zhèn)€路由表中，直到節(jié)點(diǎn)收到新的路由信息。 三、反應(yīng)式硌由協(xié)議 反應(yīng)式路由選擇協(xié)議是一種當(dāng)需要一條從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)才查找路由的路由選擇方式。節(jié)點(diǎn)并不保存整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的及時(shí)正確的路由信息。當(dāng)源節(jié)點(diǎn)要向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文時(shí)，源節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起路由查找過(guò)程，找到相應(yīng)的路由后，才開(kāi)始發(fā)送報(bào)文。為了進(jìn)步效率，節(jié)點(diǎn)可以將找到的路由保存在緩存中供后續(xù)發(fā)送使用。反應(yīng)式路由協(xié)議按需路由的特征可以較好地適應(yīng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)較為頻繁的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

8、環(huán)境，節(jié)點(diǎn)發(fā)生移動(dòng)后，只需要更新需要發(fā)送數(shù)據(jù)的相關(guān)路徑的路由信息即可。 四、混合式路由協(xié)議 混合式路由是將前面兩種路由方式結(jié)合起來(lái)，在局部范圍內(nèi)使用先驗(yàn)式路由協(xié)議，維護(hù)正確的路由信息，并可以縮小路由控制消息傳播的范圍。當(dāng)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)，則使用反應(yīng)式路由協(xié)議查找發(fā)現(xiàn)路由。ZRP協(xié)議就是混合式路由協(xié)議的代表。ZRP協(xié)議是一種專為多變的通訊環(huán)境(如可重構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，RwN)設(shè)計(jì)的平展式路由協(xié)議。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)定義一個(gè)區(qū)域，此區(qū)域包含一些節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)的間隔(也就是跳數(shù))在一個(gè)限定的范圍之內(nèi)。這個(gè)間隔被成為區(qū)域半徑rzone。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)只需要知道它的路由區(qū)域內(nèi)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而且其路由信息隨著區(qū)域內(nèi)的拓?fù)涓露?/p>

9、更新。這樣，盡管網(wǎng)絡(luò)很大，但更新僅僅在局部區(qū)域進(jìn)行。由于間隔大于1，這樣區(qū)域就有大量重疊。 若s要和D通訊，則s發(fā)送query消息，并一級(jí)一級(jí)廣播下往，直到到達(dá)D，D響應(yīng)這個(gè)請(qǐng)求，表明路山為摘要：S-H-B-D。 B知道路由路徑的機(jī)制成為路由累積。累積過(guò)程如下摘要：query消息每經(jīng)過(guò)一個(gè)節(jié)點(diǎn)，則在query消息中加上該節(jié)點(diǎn)的信息。為了限定信息大小并能反應(yīng)出路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程，在query消息中加進(jìn)跳數(shù)限制，并且每經(jīng)過(guò)一個(gè)節(jié)點(diǎn)，跳數(shù)減l，若跳數(shù)域?yàn)?，則丟棄該消息。區(qū)域內(nèi)部采用先驗(yàn)式路由協(xié)議。 可以看出ZRP僅需要一些相對(duì)小數(shù)目的query信息，這些信息只是發(fā)給周邊節(jié)點(diǎn)的信息。由于區(qū)域半徑相對(duì)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)總是比較小，得知區(qū)域內(nèi)部拓?fù)涞拈_(kāi)銷只是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)很少的一部分。而且，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)儲(chǔ)蓄的信息也大為減小。另外，ZRP協(xié)議比全網(wǎng)的