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无线网状网技术的路由

跟着近年来谋略机和无线通信技巧的成长,移动无线谋略机技巧获得了越来越广泛的遍及和利用。因为不再受到线缆铺设的限定,配备移动谋略机设备的用户能够方便而自由地移动,并可以与其他人在没有固定收集举措措施的环境下进行通讯。对付这样的环境,他们可以组成一个移动Adhoc收集,或者组成移动的无线网状网。移动的无线网状网是一个无线移动路由器(及其连接主机)组成的自立系统。该系统能够随机移动,可自动适应收集拓扑更新,以致不必要任何骨干网或者收集根基举措措施。

除了移动无线网状网外,近来也呈现了越来越多的固定无线网状网的商业利用。此中一个范例的例子是“社区无线收集”。它用于为先前没有因特网宽带接入的社区供给接入。在这些固定“社区无线收集”中,每一个无线路由器不仅为其用户供给因特网接入,并且是这个收集根基布局中的一部分——将数据在无线网状收集中无线路由到其目的地。

一个基于3层路由的无线网状网具备高度的机动性和与生俱来的容错性。该收集简化了视距传输问题,并以最小量的收集根基举措措施和互联资源扩展收集的规模和覆盖。在现实生活中,也有混杂型的无线网状网存在:收集中一部分网状网路由器是移动的,而其他网状网路由器是固定的。

无论是哪种环境(移动或固定或混杂),无线网状收集都有一些显明的特点,例如:高动态性,智能性,端对端最佳路径选择,多跳性,平日带宽有限和谋略能力不够。无线网状收集的高动态性的缘故原由有两个:第一,路由器本身可能移动(如在移动或混杂无线网状收集中),并造成收集拓扑布局的快速更改。第二,纵然路由器本身不移动(如在固定无线网状收集),因为滋扰、地舆和情况等身分,无线电链路的质量仍可能发生快速变更。

从以上这些特点可以知道,完整的无线网状网路由协议必须必要具备一下特征:

散播式操作

快速收敛(包管更快的移动)

可扩展性

适用于大年夜量的小型设备

只占用有限的带宽和谋略能力

主动式操作(削减初始延迟)

在选择路由时斟酌无线电链路的质量和容量

避免环路

安然性等

注1:社区无线收集观点在美国等蓬勃国家异常盛行,在中国还处于开拓阶段。

除了为有线收集设计的传统路由协议外(如OSPF,RIP),也有大年夜量为移动adhoc收集设计的路由协议,这类路由协议一样平常被分为两个大年夜类:

反映式路由协议(如AODV、DSR、TORA)。该类协议只在必要的时刻才发明并保持路由。为了适应流量的必要,它们能够更有效地应用电源和带宽资本,其价值是增添路由发明的延迟。

主动式路由协议(如DSDV、OSLR)。该类协议老是保持到达每个可能的目的地的路由——协议假设这些路由都可能被用到。在某些环境下,由反映式路由协议所造成的额外延迟可能是弗成吸收的。对付这些环境,假如带宽和电源资本容许,那么主动式路由协议更受迎接。

传统的路由协议(如OSPF,RIP)是专为有线收集设计的。它们不能够很好处置惩罚无线网状网情况中常见的拓扑布局和链接质量的快速变更。它们可分为两大年夜类,根据其设计理念:(一)间隔向量(distancevector);(二)连接状态(linkstate)。间隔向量路由协议(如RIP)是用在早期英特收集,例如 ARPANET。其主要优点是简单且有效率的间隔向量运算法子。然则,这种措施存在收敛慢、易呈现路由环路等问题。连接状态路由协议(如OSPF)的特征是,所有路由器均保存全收集拓扑信息并做周期更新(link state periodic update)。并且任何一个环节的改变激发即时更新。相对付传统的间隔向量路由协议,连接状态路由协议有全拓扑讯息,是以防止路由环路较轻易且收敛速率较快报。不幸的是,连接状态路由协议靠全网广播(flooding)来通报最新信息,是以,尤其是在高移动性(或严重无线电滋扰造成连接状态跳动)的时侯,为了跟上快速变更的拓扑,此类协议会消费大年夜量的收集资本与路由器处置惩罚能力和孕育发生过多的节制开销,而使其变得弗成行。

许多现有adhoc路由协议在处置惩罚快速拓扑变更方面取得了显明的改良。例如,AODV协议是一种反映式间隔向量路由协议。其基础设法主见是只在必要的时刻才发明并谋略路由,使用查询(query)/相应(response)包来发明目的地的路线。不过,因为实际数据包传输之前,路线须被发明。应用反映式路由协议会增添初始延迟(InitialDelay)。而且,当移动性和负荷均高时,此种反映式路由协议可承受伟大年夜协议负荷。仿真结果显示这些协议在高移动性和高负荷下有无法容忍的丢包和延时发生。此外绝大年夜多半现有的协议,无论是传统的照样类似Ad hoc的,在适应无线电常见的链路质量快速变更时,在可扩展性和稳定性方面还存有严重的问题。

近来一项新的无线路由协议,阿德利亚的自适应无线路由(AWR),可办理上述问题,并鄙人一段先容。

阿德利亚自适应无线路由协议(AdaptiveWirelessRouting Protocol,简称AWR)是专为无线网状组网设计的自适应的、散播式的主动式路由协议。

在AWR中,每个路由器都保持一个包孕所有需要信息的路由表,以便将数据转发到其目的地。每个路由表的条款都颠最后特其余处置惩罚,能够互相分辨出是旧有的照样新的路由,从而有效避免路由环路。

在AWR中,每个节点都持续跟踪其与周边节点的连接状况,并敏感地发明断掉落的连接。为在动态变更的收集中维持路由表的同等性,每个节点都周期性地与周边节点互相沟通并互换信息,还会在呈现紧张新信息时立即进行再沟通。除了路由环路避免机制(该机制打消了致使大年夜多半间隔向量路由协议备受困扰的路由环路问题)外,一个特殊的消息机制也被引入,用于进一步加强收敛速率,以及经由过程让路由尽可能本地化来削减路由开销。为进一步改良路由的自适应性和稳定性,AWR保持多条到达每个目的地的路由,这是为了快速的差错规复和负载均衡。在任何时候,所有的路由都包管是不会发生环路的。

AWR在移动和固定的无线网状收集中都体现异常出色。它综合了多种具有吸引力的特征:

完全散播式布局,供给链路和节点运作机能短时非常后的自我规复,确保没有系统级的单点故障;

动态性,自适应性,主动式路由:自动组网,自我规复,削减初始延迟;

快速收敛:包管高移动性和大年夜幅度提升办事能力;

对拓扑布局和链接质量的变更机动自适应;

经由过程斟酌链路质量,最大年夜化用户的吞吐量(对无线网状网来说极其紧张)

高度的可扩展性(低的谋略和通讯开销)。对付铺设大年夜规模的无线网状网来说尤其紧张;

任何时候简便地实现无路由环路

每个目的地拥有多条无环路的路由以便快速故障规复和负载平衡

安然性(所有路由包都有加密和认证)

支持多电台、多跳的无线网状收集

独占的区分由移动性、路由器故障等造成的暂时性无线旌旗灯号衰减和实质性的无线链路损掉的能力

AWR已被用于许多实际场合。许多仿真和试验结果也显示:AWR在移动和固定的无线网状网中都体现优越,并且AWR在更多的客户利用中相对付其它同类路由协议均体现出显着的上风。

上图显示了AWR在一段光阴前比较其它四个闻名的路由协议AODV,DSR,OLSR和DSDV的仿真测试结果。测试由天下电联(ITU)所保举的仿真软件CP2履行。如图中所示,AWR相对其它协议均有凸起的机能上风:

AWR有最高的数据包投递率;

AWR有最小的匀称延迟;

AWR在移动性增添和流量负载增添时均有最好的韧性;

AWR在繁杂情况(如高移动性,大年夜流量)下体现分外凸起,大年夜大年夜跨越其他同类协议;

AWR规格化的路由负载比拟其它主动式路由协议更小,并且在移动性,收集规格和流量负载徐徐增添时相称稳定(对路由协议的可扩展性来说异常必要的属性)。

AWR作为无线路由协议的佼佼者,并不局限于无线网状网的利用。更多的无线收集,只要涉及无线收集中的节点故障,拓扑变更或链路质量变更,都可以应用AWR路由协议。现在,AWR又有新的提升,在效率上又有进步。

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