論文-動態(tài)頻譜網(wǎng)絡(luò)路由選擇算法

PAGEPAGE4一動態(tài)頻譜網(wǎng)絡(luò)的路由算法國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀：1針對小規(guī)模動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議目前，MANETWG已經(jīng)公布了一系列的有關(guān)基于動態(tài)路由的草案，如動態(tài)源路由算法(DSR)、基于反向路徑轉(zhuǎn)發(fā)的拓撲分發(fā)協(xié)議(TBRPF)、優(yōu)化鏈路狀態(tài)路由算法(OLSR)、按需距離矢量路由算法(AODV)、臨時按序路由算法(TORA)、區(qū)域路由算法(ZRP)；此外，研究還提出了許多可應(yīng)用于Adhoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議，如目的序列距離矢量路由算法(DSDV)、無線路由協(xié)議(WRP)、陸標(biāo)路由協(xié)議(LANMAR)、位置輔助路由(LAR)、魚眼狀態(tài)路由算法(FSR)。這些路由協(xié)議根據(jù)所采用的基本路由機制的不同，可分為基于鏈路狀態(tài)的路由協(xié)議、基于距離矢量的路由協(xié)議、源路由協(xié)議及反向鏈路協(xié)議；按照網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)的不同，可分為平面結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議和分層結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議；按照路由發(fā)現(xiàn)策略的不同，可分為表驅(qū)動路由協(xié)議、按需路由協(xié)議以及混合路由協(xié)議。2大規(guī)模動態(tài)網(wǎng)絡(luò)選路算法的進展對于中小規(guī)模(通常為幾十個節(jié)點)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究已取得了重要進展，而大規(guī)模動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的路由技術(shù)是該類網(wǎng)絡(luò)研究的一個難點，它是指可以支持?jǐn)?shù)百到數(shù)千個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的路由算法。國際上早期的一些初步研究結(jié)果，如Santivanez等人提出的基于鏈路狀態(tài)法的模糊鏈路狀態(tài)(FSLS)算法，研究了節(jié)點數(shù)為100～400時的部分性能；Woo和Singh提出了一個基于位置修正的SLURP算法，研究了節(jié)點數(shù)為50~1000時的算法性能；JinyingLi等提出了基于區(qū)域的網(wǎng)格(Grid)系統(tǒng)，研究了100~600個節(jié)點時的算法性能；RahulJain等人提出了基于地理位置的路由算法，研究10~1000個節(jié)點的算法性能。現(xiàn)有的路由協(xié)議或者利用全網(wǎng)泛洪(Globalflooding)或者利用分層的方法完成路由的發(fā)現(xiàn)。但是，前者由于開銷太大并不適合大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)；后者在分層的過程中需要交互大量信息，而且可能由于節(jié)點的移動和可用頻譜資源發(fā)生變化造成性能的急劇惡化。為了克服這些缺陷NitinNahata等人提出了一種基于連接(Contact)點的適用于大規(guī)模動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的高效的路由發(fā)現(xiàn)策略。它基于“小世界(Smallworld)”的概念，采用了一種混合的方式：在節(jié)點的R跳(通常是3～5跳)范圍內(nèi)采用先驗式的路由算法，如DSDV，而在R跳以外通過Contact點進行反應(yīng)式的路由發(fā)現(xiàn)。Contact點是一些捷徑點，它通過減小分割度來把網(wǎng)絡(luò)劃分成為一些“小世界”。3基于協(xié)同通信的路由協(xié)議BeresE,XieFang,KhandaniA等人在各自的論文中提出利用節(jié)點間的相互協(xié)作進行數(shù)據(jù)通信。它充分利用了無線電波的全向傳播特性，使無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點相互協(xié)作形成了虛擬的天線陣列來獲得傳統(tǒng)多輸入多輸出天線技術(shù)的空間分集增益，當(dāng)前協(xié)同通信的主要方式有：編碼協(xié)同，放大中繼，解碼中繼等方式。相對于其他協(xié)同方式，編碼協(xié)同方式將協(xié)同通信技術(shù)和信道編碼技術(shù)相結(jié)合，在不消耗更多系統(tǒng)資源(帶寬等)的前提下獲得完全的分集增益。目前，基于協(xié)同技術(shù)的路由可大致分為兩類，分別是基于能量的路由策略和基于帶寬的路由策略。基于能量的路由策略主要針對單個源和目的節(jié)點的應(yīng)用環(huán)境，在保證源節(jié)點發(fā)射信號在接收節(jié)點處能達到接收信噪比門限的基礎(chǔ)上，通過為協(xié)同節(jié)點最優(yōu)化地分配功率，從而達到降低網(wǎng)絡(luò)總能量開銷的目的?；趲挼穆酚刹呗灾饕峭ㄟ^引入?yún)f(xié)同通信技術(shù)，以最大化源節(jié)點到目的節(jié)點間路徑的帶寬為目標(biāo)完成路由決策。協(xié)同技術(shù)在該種路由機制中主要有兩種應(yīng)用方式。一種是在選擇好一條源到目的節(jié)點路由的基礎(chǔ)上，通過在每一跳節(jié)點間根據(jù)對帶寬的改善程度有選擇地進行協(xié)同，達到提升路由傳輸能力的目的。這種方式可稱為基于協(xié)同的路由。另一種方式是在路由選擇的同時就考慮到協(xié)同技術(shù)對每跳傳輸帶寬的影響，從而決定每跳傳輸是否采用協(xié)同通信技術(shù)，并選擇該情況下帶寬最大的路由進行數(shù)據(jù)傳輸。該方式稱為動態(tài)協(xié)同路由。二現(xiàn)有動態(tài)網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的介紹和特點分析幾種類型的路由協(xié)議1先驗式(proactive)和反應(yīng)式(reactive)2平面型(flat)和層次型(hierarchical)3單路徑型(singlepath)和多路徑型(multipath)4GPS輔助型(GPSAssisted)和非GPS輔助(NonGPSAssisted)型路由協(xié)議先驗式路由協(xié)議網(wǎng)絡(luò)中的主機通過周期性的交互路由信息得到所有其它主機的路由,而不管需不需要該路由進行通信。1DSDV(HighlyDynamicDestinationSequencedDistanceVectorRouting)DSDV是先驗式距離向量路由協(xié)議,基于經(jīng)典的Bellman-Ford路由機制,其所做的主要改進是在路由表項中包含了由目的節(jié)點指定的序列號,以區(qū)分新舊路由,并避免路由循環(huán)。其路由更新既是時間驅(qū)動的(周期性更新,可讓新加入的節(jié)點及時了解網(wǎng)絡(luò)拓撲),又是事件驅(qū)動的(可及時反應(yīng)拓撲變化)。在具體環(huán)境下,需要在及時性和減少開銷之間取得平衡,尤其是在不可靠環(huán)境,拓撲頻繁變化的網(wǎng)絡(luò)中,可考慮只依靠周期性更新。將更新信息分為兩類:“完整”信息,包含路由表中所有信息;“增量”信息,只包含自上一次廣播“完整”信息之后的更新內(nèi)容。DSDV不適應(yīng)快速變化的自組網(wǎng),不支持單向信道。2WRP(TheWirelessRoutingProtocol)WRP(thewirelessroutingprotocol)也是先驗式距離向量路由協(xié)議。WRP是在路徑發(fā)現(xiàn)算法PFA基礎(chǔ)上改進設(shè)計的,以減少出現(xiàn)環(huán)路的次數(shù)。WRP的改進之處在于當(dāng)節(jié)點i監(jiān)視到與鄰居節(jié)點j的鏈路發(fā)生變化時,i會檢測所有鄰居節(jié)點關(guān)于倒數(shù)第二跳節(jié)點信息的一致性,而PFA只檢察節(jié)點j關(guān)于倒數(shù)第二跳節(jié)點信息的一致性。在WPR中,每一個節(jié)點需要維護4個表:距離表、路由表、鏈路代價表、消息中繼列表(MRL)。移動節(jié)點使用更新消息通知每一條鏈路的變化,更新消息僅在鄰節(jié)點間傳遞。節(jié)點通過接收應(yīng)答和其它消息來感知其鄰節(jié)點的存在。如果一個節(jié)點沒有更新消息需要發(fā)送,它必須定期發(fā)送消息以聲明其存在。3FSR(fisheyestaterouting)錄了到每個節(jié)點的簇頭信息,并周期性地廣播,表的大小取決于網(wǎng)絡(luò)中簇的個數(shù)。路由表只維護了到每個簇的簇頭的一條路由。2HSR(HierarchicalStateRouting)HSR是基于簇的LS路由協(xié)議,通過遞歸使用簇方法來維護一個邏輯分層結(jié)構(gòu)。也由三種節(jié)點:簇頭,網(wǎng)關(guān),內(nèi)部節(jié)點組成。節(jié)點地址格式為HID(物理節(jié)點的HierarchicalID),顯示了該節(jié)點的分層拓撲信息,HID足以將分組傳到網(wǎng)絡(luò)中的任何目的節(jié)點。GPS輔助型路由協(xié)議GPS可以提供位置信息用于受限路由;提供網(wǎng)絡(luò)定時,為裝有GPS的節(jié)點提供全局同步。1GeoCast(GeographicAddressingandRouting)GeoCast允許信息被傳到某一地理區(qū)域中的所有節(jié)點,地理區(qū)域可以是一點,一個圓或一個橢圓。GeoCast中有三種類型的節(jié)點:GeoHost是可接收和發(fā)送用戶信息和地理位置信息的主機;GeoNode存在于子網(wǎng)中,將從GeoHost接收的信息轉(zhuǎn)發(fā)給GeoRouter并存放從GeoRouter接收的位置信息;GeoRouter計算服務(wù)區(qū),通過交換服務(wù)區(qū)的信息來建立路由表。2DREAM(DistanceRoutingEffectAlgorithmforMobility)DREAM是一種使用位置信息的先驗式路由協(xié)議。提供了多路徑的路由。每個節(jié)點通過使用從GPS獲得的信息實現(xiàn)距離效應(yīng)原則和移動率原則,從而減少路由開銷。3GPSR(GreedyPe