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文檔簡介
第1章緒論1.1研究背景無線通信是經(jīng)過電磁波在空間傳播而不是借助傳統(tǒng)的有線傳輸媒介,來實現(xiàn)信息傳遞的通信方式。由于無線通信的可支持的通信終端的移動性,因此它能夠在有線通信不能實現(xiàn)的地理條件的地方仍能正常使用。無線收發(fā)設(shè)備成本低、體積小的優(yōu)點,因此它被發(fā)現(xiàn)到目前為止已經(jīng)有了很大的發(fā)展。無線通信系統(tǒng)可以分為基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在我們生活中日常見到的例如無線局域網(wǎng)(WLAN,WirelessLocalAreaNetworks)和蜂窩移動通信系統(tǒng),以及近些年流行的無線個域網(wǎng)以及藍牙技術(shù)等,這些通信技術(shù)實現(xiàn)需要提前建立一個良好的基礎(chǔ)設(shè)施的支持,屬于基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。在許多無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展的同時,無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)作為一種新的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正在成為關(guān)注的焦點之一。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)又稱為多跳無線網(wǎng)絡(luò),根據(jù)IEEE802.11標準,如802.16,802.20和3G移動通信技術(shù),結(jié)合成一個多跳無線網(wǎng)絡(luò)鏈接包含。無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是一種很有前途的寬帶無線接入技術(shù),它不光能增大無線系統(tǒng)的覆蓋范圍,還能夠提高無線系統(tǒng)的帶寬容量和通信的可靠性。無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)有很大的區(qū)別,它不但作為新式的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),還是一種高速率、大容量的分布式網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是因特網(wǎng)的無線版本,能夠?qū)⑺闯墒且苿幼越M織網(wǎng)絡(luò)(Adhoc)和無線局域網(wǎng)(WLAN)的融合,并發(fā)揮了二者的優(yōu)勢。1.2研究目的及其意義在傳統(tǒng)的無線局域網(wǎng),每個客戶端通過一個接入點(AP)的無線鏈路連接到接入網(wǎng)絡(luò),用戶必須首先訪問可以互相溝通的固定接入點之間,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被稱為單跳網(wǎng)絡(luò),任何無線設(shè)備在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中每一個節(jié)點能夠發(fā)送和接收信號,這些節(jié)點可以與一個或多個平等節(jié)點直接通信,這種方法也是跳更多的訪問。這樣,傳統(tǒng)的WLAN已經(jīng)可憐的低可伸縮性和健壯性的解決問題。無線網(wǎng)格技術(shù)的出現(xiàn),代表著無線技術(shù)和大跨度,在家庭、企業(yè)、公共場所等在許多領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景。然而,隨著應(yīng)用的一種新型網(wǎng)絡(luò),無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)想要成功的實現(xiàn)無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品,最終形成一個實用、高效的網(wǎng)絡(luò),仍有相當(dāng)多的關(guān)鍵技術(shù)需要我們來解決它。根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)分層的思想,似乎目前每一層的關(guān)鍵技術(shù)問題是:天線的物理層技術(shù),因為每個節(jié)點需要和多個節(jié)點向四面八方溝通,如果您使用簡單的全向天線,覆蓋的范圍是十分有限的,而且也會帶來一些干擾,從而使頻譜利用率下降,并且降低降低網(wǎng)絡(luò)能力。因此我們需要開發(fā)適合無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的特點,新天線技術(shù);動態(tài)帶寬分配管理技術(shù)的寬帶無線接入設(shè)備的MAC層頻譜資源往往是有限的,因此必須充分利用信道資源,當(dāng)前研究的人們關(guān)注如何提高系統(tǒng)容量、吞吐量等。確保網(wǎng)絡(luò)能夠有效地正確的操作是一個高質(zhì)有效的路由協(xié)議的關(guān)鍵。傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的路由協(xié)議主要是固定有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)達,他們不適合無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。移動自組織網(wǎng)絡(luò)(特定的)路由協(xié)議的研究,雖然取得了一定的成就。無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是遺傳的移動自組織網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點,無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)移動自組織網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點移動性,商業(yè)模式是不同的,因此,以往開發(fā)的一些移動自組織網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議是不能直接應(yīng)用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的。在理論和實踐中,通過路由協(xié)議適用于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)特性的研究和發(fā)展尤為重要。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀盡管國內(nèi)外學(xué)術(shù)界針對無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議進行過長期較多的討論研究,但截至目前,對無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和移動自組織網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議還沒有提出正式標準。然而,根據(jù)目前國內(nèi)外一些無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究過程的分析可以發(fā)現(xiàn),大多數(shù)無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議采用同樣的模式的研究過程,也就是說,首先,分析更成熟更經(jīng)典路由協(xié)議在移動自組織網(wǎng)絡(luò),然后結(jié)合無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)本身的特點來選擇改進的協(xié)議的一個角。最后,我們得到了無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議。路由判據(jù)的路由策略是無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究和開發(fā),是一個高性能的基礎(chǔ)的路由協(xié)議。因此我們在設(shè)計無線路由協(xié)議時,要考慮下面的幾個因素:(l)路由的健壯性。對于任何網(wǎng)絡(luò)路徑測量不確定性的表現(xiàn)不好,變化往往會導(dǎo)致大量的路由更新,和路由協(xié)議在路由更新頻繁的情況下不能形成一個一致的,并可能損害正常的網(wǎng)絡(luò)操作。捕獲的路徑路由策略類型是確定的路徑度量的魯棒性的主要因素,這取決于知覺負載和特定類型的拓撲結(jié)構(gòu)。(2)確保擁有最好性能的路徑的權(quán)重最小。設(shè)計路由判據(jù)可以捕獲一些參數(shù)影響網(wǎng)絡(luò)路由的性能,確保無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是有效利用資源,這些參數(shù)主要是鏈接能力,路徑的長度,干擾,和丟包率等。(3)確保無路由環(huán)路。判斷路由中是否會存在路由環(huán)路可以經(jīng)過保序性。(4)能夠找到有效的算法用來計算出最小代價的路徑。是否會有一個路由環(huán)是由保序順序確定,和路由度量的有效算法必須具備的條件。對網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議算法國內(nèi)外的研究主要有以下幾點:①基于跳數(shù)協(xié)議的路由協(xié)議的路由算法:跳算法廣泛應(yīng)用于當(dāng)前的路由協(xié)議(如DSR,AODV,基于DSDV,TORA),它具有保序性可以避免路由環(huán)路的現(xiàn)象。JoshBroch等人在非常類似的模擬環(huán)境中,模擬和對比了DSDV,AODv、DSR和TORA四種路由協(xié)議的性能。他們的結(jié)論是,停頓的時間較長,DSDV協(xié)議傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù)包,但與移動節(jié)點增加DSDV協(xié)議融合率越來越糟。而且DSDV協(xié)議的操作具備一定的可預(yù)測性。第四種路由協(xié)議是最糟糕的,該協(xié)議的性能處理越來越多的數(shù)據(jù)來源和產(chǎn)生許多路由控制包,所以網(wǎng)絡(luò)不能夠適應(yīng)并導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失很多。DSR協(xié)議的各種移動操作速度很好,數(shù)據(jù)包交付率通常在95%以上,因為DSR協(xié)議使用源路由,所以DSR協(xié)議增加數(shù)據(jù)包的長度。在各種情況下,AODV和DSR相比,該協(xié)議大大降低了數(shù)據(jù)包的的字節(jié)數(shù),同時可以達到一樣的效果。但比DSR協(xié)議AODV協(xié)議派遣更多的路由控制包,雖然減少了數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。DSR和AODV在一個不同的網(wǎng)絡(luò)負載、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模以及節(jié)點移動環(huán)境之中,對于這兩種類型的按需路由協(xié)議AODV和DSR性能進行了研究,研究結(jié)果表示,DSR協(xié)議和AODV協(xié)議雖然具有按需路由協(xié)議的特點,但由于使用不同的協(xié)議機制,以便對DSR協(xié)議和AODV協(xié)議的性能明顯不同。盡管DSR協(xié)議和AODV協(xié)議是按需路由協(xié)議,但它們有不一樣的路由機制。DSR協(xié)議不依賴于任何時間和周期活動,它是使用源路由和路由緩存機制。AODV協(xié)議和AODV協(xié)議可以使用路由表生成機制來防止路由環(huán)路。少的節(jié)點總數(shù)、低負荷和速度條件下的小,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的吞吐量和平均端到端延遲DSR協(xié)議AODV協(xié)議的性能優(yōu)越:相反,負荷較高,但在DSR協(xié)議的大型移動速度的情況下,AODV協(xié)議的性能較低。一般情況下,相對于AODV協(xié)議來說,DSR協(xié)議路由的開銷是比較低的。Hai-lin張在AODV協(xié)議的基礎(chǔ)之上提出改進AODV路由算法的想法,他建議在新的路由算法里使用跨層路由層操作,取代使用定期發(fā)送你好消息包,每次路由層發(fā)送控制數(shù)據(jù)包或數(shù)據(jù)消息,最新的序列號信息節(jié)點將消息放置在MAC層,連同所有的MAC層采用EE802.11協(xié)議,并根據(jù)協(xié)議:Address4MAC層數(shù)據(jù)幀頭字段(字段是用于存儲BSSID)空閑時這一領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)并不是基于無用,因此我們可用MAC層Address4這頭字段數(shù)據(jù)幀位置節(jié)點的序列號價值。有一個節(jié)點的MAC層接到相鄰節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)幀時,該節(jié)點收到的數(shù)據(jù)幀頭中提取您的鄰居節(jié)點的MAC地址和最新的序列號值,然后上傳到路由層來更新路由表條目。當(dāng)源節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包到目標節(jié)點,如果找不到可用的路由在路由表條目,源節(jié)點的鄰居節(jié)點廣播路由請求包,相鄰的節(jié)點接到路由請求包后確認他是目標節(jié)點或有路由到目標節(jié)點,不是繼續(xù)廣播路由請求,直到找到一個消息到目標節(jié)點的路由節(jié)點或找到目標節(jié)點本身。但是如果經(jīng)常在這個步驟中,將加劇網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的負擔(dān)。任后之等提出的路由協(xié)議改進CLAODV和腋下。CLAODV協(xié)議通過MAC層數(shù)據(jù)幀接收(單播/廣播)來更新路由表的信息表,而不需要你好消息,若MAC層在一定的時間內(nèi)沒有發(fā)送數(shù)據(jù)幀,生成一行來幫助CHeno框架來取代你好框架,使用這種機制,相應(yīng)數(shù)量的控制可以減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包,可以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源,在腋下的協(xié)議,如果你能做到目標節(jié)點的位置,可能只有到目標節(jié)點的近似位置路由請求數(shù)據(jù)包廣播的方向,從而減少導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)路由請求包的數(shù)量,從而節(jié)省網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源。②基于跳數(shù)傳輸次數(shù)的路由協(xié)議算法:KoksalCE等人提出的跳數(shù)傳輸次數(shù)路由協(xié)議算法。其定義跳數(shù)傳輸時間的定義(ETX)MAC協(xié)議層的路由算法使用鏈路傳輸一個數(shù)據(jù)包傳輸成功率的跳數(shù)。通過發(fā)送廣播包在數(shù)據(jù)鏈路層來估計跳數(shù)傳輸時間。ETX路徑所有的鏈接和被定義為路徑的重量,協(xié)議選擇最低重量的路徑。ETX有許多優(yōu)點:ETX與等壓的指標,它可以確保最低成本路由路徑,避免循環(huán);ETX指標。據(jù)也能夠捕獲數(shù)據(jù)包和路徑長度的影響;節(jié)點使用廣播數(shù)據(jù)包來取代之前的單播數(shù)據(jù)包,在一定程度上,減少了網(wǎng)絡(luò)開銷。ETX量度主要缺點是它不考慮測量數(shù)據(jù)傳輸速率和鏈路負載,并在同一時間,也不考慮干擾問題。③基于跳數(shù)傳輸時間的路由協(xié)議算法:DravesR等人提出的跳數(shù)傳輸時間路由協(xié)議算法,使用鏈接的數(shù)據(jù)包的傳輸時間的成功交付跳上跳數(shù)的MAC層是一個單一的鏈路傳輸時間(ETT)的價值。類似于ETX路徑,每個鏈接的價值和內(nèi)被定義為路徑的重量,協(xié)議選擇路徑的最小重量。內(nèi)路由協(xié)議算法是跳數(shù)傳輸時間ETX算法的一種改善。該算法與ETX路由協(xié)議算法。該算法的弊端是沒有考慮流內(nèi)和流間干預(yù)問題。④加權(quán)的累計傳輸時間路由協(xié)議算法:kravetsr等人提出的路由協(xié)議算法(WCETT)路由協(xié)議算法,這個算法彌補跳數(shù)算法沒考慮到的干擾問題流,流中的可以減少干擾的影響,WCETT使用方法是減少由一個數(shù)據(jù)流,使用的路由上的節(jié)點數(shù)量相同的頻道。缺陷在WCETT路由協(xié)議算法忽略了流之間的干擾效應(yīng);二是致命的一點是,它并沒有確認訂單,因此,它不能保證最低成本路由路徑,避免循環(huán)生產(chǎn)此外,有一個消息完整性檢查(麥克風(fēng))路由協(xié)議算法等,麥克風(fēng)是一種改進的WCETT算法,主要解決流干擾和等級間的問題。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究2.1無線Mesh網(wǎng)絡(luò)概況無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是商業(yè)應(yīng)用程序特定的一個新的無線技術(shù),這些應(yīng)用包括家庭網(wǎng)絡(luò)的寬帶網(wǎng)絡(luò),社區(qū)和協(xié)作網(wǎng)絡(luò)管理,智能交通系統(tǒng)。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)為互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)提供商(hitemetServieeProvider,ISP)在建立一個強大的和可靠的成本合理的無線寬帶服務(wù)的訪問和其他最終用戶提供選擇。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)由無線Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)路由器和網(wǎng)絡(luò)終端構(gòu)成,靜態(tài)的Mesh路由器構(gòu)成的框架網(wǎng)格路由器,無線網(wǎng)絡(luò),每一個網(wǎng)格訪問網(wǎng)絡(luò),終端與其他終端的網(wǎng)絡(luò)。在一個網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的自動建立和維護每個節(jié)點。此功能為最終用戶有很多優(yōu)勢,如降低前期成本,簡化網(wǎng)絡(luò)維護,網(wǎng)絡(luò)更健壯,業(yè)務(wù)覆蓋更穩(wěn)定。相對于傳統(tǒng)無線接入技術(shù)來說,主要使用點點對多或者點對點的拓撲結(jié)構(gòu)。一般存在于這個拓撲中心節(jié)點,如移動通信系統(tǒng)的基站,無線局域網(wǎng)(wLAN)802.11接入點(AP)等等。中心節(jié)點和每個無線終端連接由一個跳無線連接,控制無線終端接入到無線網(wǎng)絡(luò);同時,通過電纜連接連接到有線骨干網(wǎng),提供鏈接到骨干。在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),使用網(wǎng)格,一個多點對多點網(wǎng)絡(luò)拓撲是網(wǎng)格拓撲結(jié)構(gòu)。在這種網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點相鄰的其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通過無線跳方式更多的連接。此外,各種先進的射頻(rf)采用無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(如射頻接口和智能天線),所以無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的能力可以大大提高;此外它還可以經(jīng)過網(wǎng)格路由器和橋梁以及各種現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)集成,譬如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、wifi、WIMAX。因此,通過全面的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),終端用戶可以使用各種無線網(wǎng)絡(luò)在同一時間。無線路由器和無線網(wǎng)狀網(wǎng)客戶端是無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)包含的節(jié)點。根據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的功能分為三個類別:骨干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),客戶端網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)。骨干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是由網(wǎng)格路由器網(wǎng)絡(luò)互連,通過網(wǎng)無線網(wǎng)狀骨干網(wǎng)路由器連接到外部網(wǎng)絡(luò)。除了無線路由器的網(wǎng)關(guān)路由器,路由功能是傳統(tǒng)的繼電器的功能,還支持網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),無線通信可以跳的,無線覆蓋具有相同的低傳輸功率。骨干網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有優(yōu)勢的部署,如果必要的話,可以直接在無線網(wǎng)索多個基站連接到互聯(lián)網(wǎng),更多的網(wǎng)關(guān)的形成在無線網(wǎng)狀部署更多的網(wǎng)關(guān),不僅可以改善網(wǎng)絡(luò)的能力,也能提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。也就是說,如果一個網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò)故障,網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)可以執(zhí)行路由和網(wǎng)關(guān),而不是其他。端網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是由一個小網(wǎng)客戶點對點通信網(wǎng)絡(luò)之間的互連,在用戶設(shè)備之間提供四個點對點的服務(wù)。一個筆記本電腦,手機,PDA等可以是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)用戶的終端。配備無線網(wǎng)卡天線用戶設(shè)備。這種結(jié)構(gòu)實際上是一個Adho。其可使用網(wǎng)絡(luò),在沒有現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施提供通信支持的情況之下,客戶端用戶終端的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)除了發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包之外,還要有路由和組織的功能,任何一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包可以轉(zhuǎn)發(fā)其他客戶到達目的節(jié)點。值得注重的是,在客戶端網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),最終用戶的遷移是一個具有挑戰(zhàn)性的問題,因為網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和連接將用戶的移動而變化。2.2無線Mesh網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的特點無線Mesh網(wǎng)絡(luò)作為一種自組織、自配置的動態(tài)網(wǎng)絡(luò),其路由協(xié)議應(yīng)該具有一些特點。(l)移動性。在上一章節(jié)談到,無線Mesh網(wǎng)絡(luò)主要是由一個網(wǎng)絡(luò)的路由器和網(wǎng)絡(luò)終端組成。當(dāng)我們設(shè)計無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議、節(jié)點的移動性應(yīng)該考慮,基于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由的設(shè)計,考慮到節(jié)點移動性、低優(yōu)先級移動的節(jié)點。(2)提高鏈接的質(zhì)量變化。在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),無線連接的質(zhì)量可能由于無線環(huán)境的變化不斷變化,因此路由算法必須能夠應(yīng)對改變鏈接的質(zhì)量,而且,當(dāng)鏈接無效,路由算法必須提供快速選擇路由。(3)分布。必須分布式無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的路由算法,因為它是不可能使用一個集中的實體計算路由的路由器。因此,每個路由器必須能夠自動計算每個數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)決策。此外,在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的路由算法也必須在多無線電環(huán)境的一些其他特征。2.3無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議研究根據(jù)路由協(xié)議的建立過程,在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議主要分為主動和被動路由協(xié)議的路由協(xié)議。2.3.1無線Mesh網(wǎng)絡(luò)主動式路由協(xié)議的研究主動路由協(xié)議和協(xié)議稱為主動路由協(xié)議和路由表。主動路由協(xié)議在數(shù)據(jù)傳輸中,決定了傳輸路徑,其路由表計算,并通過定期更新維護路由表信息。圖2-1是部分主動式路由協(xié)議。圖2-1主動式路由選擇協(xié)議在主動式路由協(xié)議中,每個節(jié)點維護一個或多個節(jié)點的路由表信息在網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點的路由信息,最新的記錄本節(jié)點的所有其他節(jié)點,經(jīng)過節(jié)點之間的交互信息來響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲的變化來更新路由表以及維護網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和路由信息的一致性和準確性。上述協(xié)議的主要區(qū)別是一個路由表信息和網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),在網(wǎng)絡(luò)傳輸中的不同路由更新信息的維護的類型和數(shù)量的變化。DSDV是主動式路由協(xié)議中最典型的基于目的順序號距離矢量協(xié)議(DestinationSequencedDistanceVectorRouting)。在經(jīng)典的Bellman-Ford路由機制的基礎(chǔ)上改進的DSDv表驅(qū)動路由協(xié)議,其改進之一是防止路由環(huán)路形成路由表,網(wǎng)絡(luò)中的每一個節(jié)點維護一個含有數(shù)量的跳轉(zhuǎn)到網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點的路由表,其路由表的每個條目記錄目標節(jié)點的跳數(shù)和下一跳節(jié)點地址。每個目的節(jié)點路由表條目分配一個序列號。這個序列號用來區(qū)分過期的最新路由、路由和節(jié)點優(yōu)先級路由的序列號,序列號是否相同,喜歡跳路由越少,這樣你就可以避免路由迴圈。定期更新路由信息在網(wǎng)絡(luò)傳輸中,用于維護路由表的一致性。路由更新消息可以采用兩種方式:一是在明確的方式,多個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)單元(NetworkProtocolDataUnits,NPDUs)。第二是數(shù)據(jù)更小的增量更新的方法,轉(zhuǎn)移只有那些在最后一次清除所有改變路由信息,因此,減少了網(wǎng)絡(luò)流量,應(yīng)放置在一個標準的NPDU路由信息。新的路由廣播消息包含:目的地址、目的地址跳號,序列號,只有收音機。有序列號的最新路由節(jié)點的優(yōu)先級,同時一個序列號,選擇具有最小跳路由。2.3.2無線Mesh網(wǎng)絡(luò)被動式路由協(xié)議的研究被動式路由協(xié)議只有在接收到數(shù)據(jù)請求進行路由發(fā)現(xiàn)過程,對被動式路由協(xié)議的一部分,如圖2-2所示。圖2-2被動式路由協(xié)議在被動式路由協(xié)議中,與主動式路由協(xié)議不同,節(jié)點平時不需要維護網(wǎng)絡(luò)的路由信息表,只有當(dāng)源節(jié)點需要時才建立路由,在一個節(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù)包到目的節(jié)點并且源節(jié)點的路由緩存中并無到目的節(jié)點的路由情況時,它先需要初始化一個路由發(fā)現(xiàn)過程,向相鄰的節(jié)點廣播一個包含目的節(jié)點信息的路由請求消息,一經(jīng)檢測到達目的節(jié)點的路由,那么該路由發(fā)現(xiàn)過程就實現(xiàn)了。圖2.3路由發(fā)現(xiàn)過程圖2-3為被動式路由協(xié)議的路由發(fā)現(xiàn)過程。當(dāng)源節(jié)點1、6數(shù)據(jù)發(fā)送到目的節(jié)點,那么源節(jié)點1將開始路由發(fā)現(xiàn)過程,到相鄰的節(jié)點(上圖是2、3、4)廣播路由請求消息,如此重復(fù)操作,中間節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)路由請求消息到目標節(jié)點只有6(假設(shè)中間節(jié)點路由緩存沒有路由到目標節(jié)點),目標節(jié)點接收到從多條路徑轉(zhuǎn)發(fā)路由請求消息,生成一個響應(yīng)消息路由,選擇合適的路徑路由響應(yīng)消息發(fā)送回源節(jié)點,路由節(jié)點1得到1的響應(yīng)消息是6到目標節(jié)點的路由后收到的路由發(fā)現(xiàn)過程。被動路由協(xié)議,DSR和AODV是最廣泛使用的按需路由協(xié)議。DSR(D”田元csourceRoutingDSR)也被稱為動態(tài)源路由(DSR路由請求消息記錄字段(RREQ)所有的中間節(jié)點的源節(jié)點到目標節(jié)點的路由信息,圖2-4是主要的DSR路由請求消息內(nèi)容。請求消息的殘余跳說這也可以在網(wǎng)絡(luò)傳輸跳數(shù),它避免了RREQ無限的無線網(wǎng)絡(luò)中,初始值為最大跳數(shù)值,每一個中間節(jié)點,價值減去,義務(wù)為0,它丟棄RREQ,路由初始值0,每個中間節(jié)點的大小地址記錄添加到路由,路由值加上1;RREQ標識符是請求ID的大??;最大跳數(shù)限制是跳標志;從源節(jié)點到目的節(jié)點的全部中間節(jié)點信息由路由記錄字段記錄。圖2-4DSR路由請求消息中間節(jié)點收到RREQ后,首先檢查源節(jié)點和在節(jié)點的路由表的要求存在的RREQID的請求序列(的開始節(jié)點和轉(zhuǎn)發(fā)RREQ記錄),如果有,則丟棄RREQRREQ這個節(jié)點已經(jīng)轉(zhuǎn)發(fā),不需要重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā);如果沒有,然后看看RREQ路由記錄字段已經(jīng)包含的節(jié)點地址,如果包括,丟棄RREQ,無需處理;如果不包含,那么RREQ檢查目的地址的節(jié)點地址,否則,該節(jié)點目的節(jié)點,源節(jié)點的路由節(jié)點是場序RREQ路由節(jié)點地址記錄。該節(jié)點將產(chǎn)生一個響應(yīng)消息(RREP)源節(jié)點,路由和路由記錄字段的內(nèi)容復(fù)制到RREP,源節(jié)點接收RREP目的地節(jié)點,路由發(fā)現(xiàn)過程已經(jīng)結(jié)束,假如目的地址不是RREQ的節(jié)點,則該節(jié)點添加到路由記錄領(lǐng)域,與此同時,相鄰節(jié)點廣播RREQ,路由發(fā)現(xiàn)過程?;谏鲜鯠sDv協(xié)議AoDv路由協(xié)議,然而,AoDv協(xié)議只有當(dāng)需要路由廣播路由請求消息創(chuàng)建路由,而不是像DsDv協(xié)議,每個節(jié)點需要維護一個完整的路由協(xié)議。路由協(xié)議只支持雙向鏈路網(wǎng)絡(luò)的AODV路由協(xié)議,它包含兩個部分的路由發(fā)現(xiàn)和路由維護。(l)路由發(fā)現(xiàn)當(dāng)源節(jié)點到目的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù),源節(jié)點不到目的節(jié)點的路由,源節(jié)點將啟動路由發(fā)現(xiàn)過程。AODV路由協(xié)議類似于DSR路由發(fā)現(xiàn)過程,在AODV路由發(fā)現(xiàn)過程,反向路由和轉(zhuǎn)發(fā)路由。圖2-5顯示了AODV路由狀態(tài)圖。與DSR協(xié)議AODv路由請求消息(RREQ)不需要路由記錄字段到源節(jié)點到目標節(jié)點的路由信息。在DSDV協(xié)議的序列號,用源代碼來確保反向路由的有效性,對RREQ廣播的使用;目的序列號來保證了路由效率。圖2-5AODV協(xié)議的路由發(fā)現(xiàn)過程圖示中,節(jié)點經(jīng)過廣播ID和源地址序列來判斷收到的RREQ有沒有出現(xiàn)重復(fù)現(xiàn)象。記錄中央節(jié)點路由信息用于形成反向路由如下:上游節(jié)點(發(fā)送RREQ節(jié)點到節(jié)點)地址、目的地址、源地址、廣播ID、反向路由超時值源和序列號。除了跳計數(shù)器的值加1。目標節(jié)點(節(jié)點或目的節(jié)點的新路線)沿逆向路由響應(yīng)消息(RREP),當(dāng)源節(jié)點接收RREP之前,生成相應(yīng)的路由中心節(jié)點,源節(jié)點經(jīng)過前向路由就能發(fā)送數(shù)據(jù)報文給目的節(jié)點。(2)路由維護AODv協(xié)議的路由維護過程可以描述如下,如果源節(jié)點在移動,之前建立的路由不可用,在源節(jié)點重新啟動路由發(fā)現(xiàn)過程,找到一個新的路由到目標節(jié)點;如果目標節(jié)點或中間節(jié)點,然后將節(jié)點將檢測上游節(jié)點移動(上游節(jié)點路由訪問)檢測,并生成一個錯誤消息路由之前rr沿反向路由路徑各節(jié)點和源節(jié)點。源節(jié)點接收到的RR,重新啟動路由發(fā)現(xiàn)過程,RREQ廣播,一個新的道路設(shè)置目標節(jié)點。此外,該鏈路節(jié)點也可以通過周期性廣播1跳helfo信息檢測其相鄰節(jié)點的可達性。2.4本章小結(jié)本章首先簡要的介紹了無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的基本知識;接著分析了無線Mesh網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的特點;對兩種類型的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議:主動路由協(xié)議和被動路由協(xié)議,對它們進行深入的研究,而且分析DSDV、DSR和AODV這三個特別典型的路由協(xié)議;DSDV協(xié)議數(shù)據(jù)包在靜態(tài)環(huán)境中更少的點對點的平均延遲時間,包交貨率總是呆在一個穩(wěn)定的狀態(tài);在移動環(huán)境下,DSR和AODV協(xié)議數(shù)據(jù)包平均點對點的延遲時間是小于DSDV協(xié)議,交貨率值高于DSDV協(xié)議。綜合比較這三個協(xié)議,被動路由協(xié)議可以找到更適合無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),特別是在節(jié)點數(shù)目多,網(wǎng)絡(luò)拓撲變化快的Mesh網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。NTAODV路由協(xié)議設(shè)計與實現(xiàn)3.1NTAODV協(xié)議涉及思想無線Mesh網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常使用的兩類路由協(xié)議的性能做了具體的比較分析。NTAODv網(wǎng)絡(luò)拓撲信息主要設(shè)計原則是:一方面,從復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),優(yōu)先選擇有穩(wěn)定節(jié)點創(chuàng)建路由拓撲。通過這種方式,即使其他節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,也不會影響這條道路,以有效降低網(wǎng)絡(luò)拓撲變化由于路由失效概率,即路由發(fā)現(xiàn)過程可以減少死刑的數(shù)量。提高路由鏈路的可靠性,從而促進網(wǎng)絡(luò)的整體性能。另一方面,需要設(shè)計一個新的路由判據(jù)。由于路由的建立,應(yīng)優(yōu)先考慮的拓撲結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的,與AODV協(xié)議是純粹的物理(H)的路由判據(jù)沒有考慮節(jié)點的穩(wěn)定性問題的基礎(chǔ)上,有必要設(shè)計一個新的路由度量。在NTAODV路由判據(jù)是基于跳數(shù)的節(jié)點拓撲變化信息,同樣是使用新的加權(quán)函數(shù)來替換原來的簡單的跳。因為網(wǎng)絡(luò)拓撲的變化反應(yīng)在移動節(jié)點的節(jié)點,因此優(yōu)先選擇具有穩(wěn)定的拓撲節(jié)點優(yōu)先選擇那些固定或移動速度非常小的節(jié)點。換句話說,在選擇路由節(jié)點,節(jié)點移動拓撲變化速度快高節(jié)點應(yīng)該避免被選中。在路由準則函數(shù)的設(shè)計,通過對P抑制劑的介紹這些功能的實現(xiàn)。3.2NTAODV協(xié)議的基本結(jié)構(gòu)因為NTAODV協(xié)議需要知道網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)變化信息,反應(yīng)到節(jié)點上,就是要獲取節(jié)點的移動狀態(tài)。NTAODv協(xié)議發(fā)送路由請求消息,RREQ包字段內(nèi)容應(yīng)該做出相應(yīng)的調(diào)整,使其獲得或反映了移動節(jié)點的狀態(tài)。圖3-1的主要領(lǐng)域是NTAODv協(xié)議路由請求消息內(nèi)容。其中,源節(jié)點和它的序列號,無線電ID,以及目標節(jié)點和序列號是原AoDv協(xié)議RREQ字段內(nèi)容。更改網(wǎng)絡(luò)的拓撲信息通過移動節(jié)點速度場。Metric保存鏈路的抑制權(quán)值,取代原來的跳數(shù)值,所以原始AODv協(xié)議RREQ的跳數(shù)字段在NTAODv協(xié)議中被去掉了。圖3-1NTAODV協(xié)議RREQ主要字段一個更強大,更有活力的路由建立是NTAODV協(xié)議的目的。所以該NTAODV協(xié)議的設(shè)計主要是在路由發(fā)現(xiàn)過程來完成。圖3-2是NTAODV協(xié)議路由發(fā)現(xiàn)過程流程圖。源節(jié)點到目的節(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù),它是第一個在路由表中查找是否存在一個已知的路線,如果不是,與其鄰居節(jié)點廣播路由請求消息,將初始值metrie字段為0,中間節(jié)點收到路由請求消息后,根據(jù)該節(jié)點的移動節(jié)點的速率計算公式3-1抑制體重,然后根據(jù)公式3-2得到整體整備質(zhì)量和更新請求消息的路由度量字段,然后記錄相關(guān)的上游節(jié)點路由信息和移動速度、反向路由。然后轉(zhuǎn)發(fā)路由請求消息。目標節(jié)點根據(jù)接收到的請求消息的路由度量字段值來選擇最好的路線,度量值最小的路徑優(yōu)先,并生成一個路線沿反向路由應(yīng)答消息返回給源節(jié)點。NTAODV協(xié)議AODv路由維護過程基本上都是相同的,但是做了一些改進。如果源節(jié)點移動路由失敗,這將使源節(jié)點2路由發(fā)現(xiàn)過程重新開始,如圖3所示,如果目標節(jié)點或中間節(jié)點移動,和AODV協(xié)議不同的是,上游節(jié)點的第一次嘗試修復(fù)一個破碎的鏈接,如果路由修復(fù)時間超時,收到回復(fù)消息路由、執(zhí)行過程類似于AODV協(xié)議在這個時刻,來生成一個錯誤消息路由(rr)轉(zhuǎn)發(fā)路由路徑反向到源節(jié)點,每個節(jié)點度量將rr充滿無限,序列號值加一的目的。源節(jié)點接收到的報文后重新啟動,如圖3-2所示的路由發(fā)現(xiàn)過程。圖3-2NTAODV路由發(fā)現(xiàn)過程3.3NTAODV協(xié)議的具體實現(xiàn)圖3-3NTAODV協(xié)議中節(jié)點收到RREQ后的處理過程在NTAODV協(xié)議中,每個節(jié)點都保存有一個路由請求/轉(zhuǎn)發(fā)表,記錄生成的節(jié)點/轉(zhuǎn)發(fā)路由請求消息,路由請求/轉(zhuǎn)發(fā)表在這一專業(yè)領(lǐng)域包括:源節(jié)點,源、目的地址、序列號、消息ID度量、類型和一些時間記錄消息請求/轉(zhuǎn)發(fā)相關(guān)參數(shù)。每次節(jié)點生成一個路由請求消息,將源序列號+1;指標記錄從源節(jié)點到該節(jié)點的抑制體重;/轉(zhuǎn)發(fā)RREQ生成的類型。在路由發(fā)現(xiàn)過程中,每個中間節(jié)點收到路由請求消息后,RREQ的處理過程如圖3所示的3。收到第一個決定RREQ是最新的。如果接收到的重復(fù)RREQ,處理按照下列原則:獲得RREQ度量字段的值調(diào)用Metric_New,路由請求/發(fā)表在叫MetricOld度量值。他們說不同的路徑從源節(jié)點到節(jié)點的整備質(zhì)量。MetrieNew和MetricOld值進行比較,如果MetricNew<RREQMetric_Old,表示新收到的路徑,路徑的質(zhì)量質(zhì)量比以前更好了。保存新RREQ上游節(jié)點的路徑信息,計算該節(jié)點的整備質(zhì)量度量,為了更新RREQ度量字段的值,RREQ轉(zhuǎn)發(fā)。3.4NTAODV協(xié)議權(quán)值函數(shù)的設(shè)計新的路由判據(jù)的目的是為了改變AODV協(xié)議單純以跳數(shù)計數(shù)作為路由選擇依據(jù)的缺點,但是考慮到跳數(shù)和信息網(wǎng)絡(luò)拓撲變化,尋求一種更健壯的和可靠的,強大的生命力更路由。這就是NTAODV路由協(xié)議的設(shè)計目的。因此,新的道路權(quán)重函數(shù)的設(shè)計標準,將直接決定NTAODV路由協(xié)議是好的或壞的性能。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的變化決定于節(jié)點的速率。在本文中,在第一節(jié)中介紹了P的抑制劑,它通過抑制P因子抑制率較高的高速的移動節(jié)點的功能,對節(jié)點的抑制程度越強,被選中的概率較低。3.5本章小結(jié)在本章中的信息路由協(xié)議分析,網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的變化是在前人的基礎(chǔ)上提出了。NTAODV路由協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要原則是復(fù)雜的,首先選擇節(jié)點拓撲結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定建立一個更強大的和強大的生命力的路由。本章對NTAODV路由協(xié)議的基本結(jié)構(gòu)進行了具體的介紹。最后討論了路由判據(jù)的權(quán)值函數(shù)的設(shè)計,提出了線性和指數(shù)兩種形式的權(quán)值函數(shù)。其中線性形式的權(quán)值函數(shù)比較簡單,而指數(shù)形式的權(quán)值函數(shù)則更能體現(xiàn)出對移動速率大的節(jié)點的抑制作用??偨Y(jié)與展望4.1本文總結(jié)無線Mesh網(wǎng)絡(luò)作為一種自組織、自配置的分布式動態(tài)網(wǎng)絡(luò),人們越來越多的關(guān)注和研究。但直到現(xiàn)在,路由協(xié)議的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是不是一個正式的標準。本文對無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議進行了比較具體的研究,主要有以下內(nèi)容。(1)分析無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的主動式路由協(xié)議(DSDV)和被動式路由協(xié)議(DSR和AODV)。(2)在AODv路由協(xié)議的基礎(chǔ)之上,提出了考慮節(jié)點的路由協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)拓撲變化NTAODv。NTAODv路由協(xié)議介紹了抑制因子和節(jié)點的拓撲變化迅速鎮(zhèn)壓,優(yōu)先選擇有穩(wěn)定的節(jié)點拓撲結(jié)構(gòu)構(gòu)建一個更可靠,更活力路由鏈接。(3)設(shè)計一個新的路由準則權(quán)函數(shù)。新的路由判據(jù)考慮跳數(shù)的網(wǎng)絡(luò)拓撲變化,節(jié)點和抑制因子,根據(jù)每個節(jié)點的權(quán)函數(shù)可以抑制指標的權(quán)重,最后優(yōu)先抑制總重量最小的路徑。本文設(shè)計了線性和指數(shù)加權(quán)函數(shù)的兩種形式。4.2展望本文在下一步的工作中,將重點從以下2個方面進行改進和完善。(l)考慮網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況,在本文仿真過程中,發(fā)現(xiàn)最大的在線數(shù)量增加以及網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)包交付率和平均包的點對點延遲時間下降,主要是由于增加的增加數(shù)量的在線網(wǎng)絡(luò)流量增加,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞,網(wǎng)絡(luò)的性能就會受到影響。因此下一步的工作就是思考網(wǎng)絡(luò)擁塞情況。路由安全,由于共享的無線介質(zhì),因此只要使用適當(dāng)?shù)挠布渲?,任何人都可以通過無線介質(zhì)傳送的信息。事實上,外部的攻擊者可能在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送虛假的路由信息,或隨意更改每個節(jié)點之間交換路由信息。因此,安全的路由協(xié)議的路由信息是至關(guān)重要的,在后面的工作中,本文將對路由的安全性方面做更多的研究?;贑8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC(8)05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正(STR)調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體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