主动路由协议
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无线传感器网络路由协议研究进展摘要在无线传感器网络体系结构中,网络层的路由技术至关重要。
在介绍无线传感器网络的特点后,对现有的无线传感器网络路由协议进行了分类,然后着重分析了一些有代表性的路由协议的路由机制,并指出了这些协议的优缺点和应用范围。
最后结合该领域当前研究现状,指出了路由协议未来的研究策略与发展趋势。
关键词无线传感器网路;路由协议;路由分类;路由机制中图分类号tn8 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2011)35-0173-030 引言随着微电子技术,无线通讯与传感技术的发展,无线传感器网络[1](wireless sensor networks, wsns)引起了人们广泛的关注。
wsns是由部署在监测区域内的大量廉价微型传感器节点组成,通过无线通讯方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。
wsns不需要固定网络支持,在军事国防,生物医疗,环境监测及智能家居等领域具有广阔的应用前景[2]。
作为一种新型的无线自组网络,无线传感器网络与传统的移动自组织网络(mobile ad hoc networks,manet)有着明显的差异,主要体现在:1)wsns节点不移动或很少移动,而manet节点移动性强;2)wsns络旨在收集信息,而manet则倾向于分布式计算和端到端通信;3)wsns节点的能量、存储空间和计算能力有限;4)wsns节点通讯高能耗,数据计算低能耗,节点会因能量耗尽而失效;5)wsns节点数量更大,分布范围更广,节点没有统一编址,节点之间通过广播、多跳通信方式进行数据交换;6)wsns节点产生的数据具有较大的冗余度;这些差异使得manets路由协议不适合直接运用到wsns中,需要结合wsns的特点对其进行改进,提出新的路由协议。
本文对当前较为典型的路由协议进行了分类和总结,指出了路由协议将来发展的趋势,目的在于为路由协议的进一步研究作参考。
1 传感器网络路由协议分类研究近几年,人们提出多种基于不同应用目标的路由协议,并根据不同的应用对路由进行了分类研究与比较[3,4]。
主动路由协议(一)主动路由协议模板1. 引言本协议旨在规范和约束各方在主动路由方面的行为,确保良好的通信和合作。
主动路由指的是根据特定规则和算法,在网络中主动选择和确定数据流的路径,以提高网络的性能和效率。
2. 定义在本协议中,以下术语具有如下含义:•主动路由(Active Routing):通过根据一定的策略和算法主动选择和确定数据流的路径的方式,以实现网络效率和性能的提升。
•路由器(Router):在计算机网络中转发数据包的网络设备。
•协议(Protocol):网络通信中,数据交互和通信方式的规范和约束。
•算法(Algorithm):问题解决或操作执行的具体步骤和规则的描述。
3. 协议内容本协议具体约定如下:3.1 主动路由策略的制定•实现主动路由的各方须制定明确的主动路由策略,包括路径选择的依据、算法等,并在协议生效前提供给其他相关方审查和确认。
•主动路由策略应包括考虑网络负载、延迟、拓扑结构和链路状态等因素的算法,以确保路径选择的准确性和高效性。
3.2 主动路由信息的共享•各方应建立有效的主动路由信息共享机制,以实现路径信息的即时和准确传递。
•主动路由信息的共享方式应遵守网络安全和隐私保护的原则和规定。
•主动路由信息共享的具体内容和方式由各方自行协商确定,并在协议生效前书面确认。
3.3 通信协议的兼容性•实现主动路由的各方应确保使用的通信协议兼容,并对可能存在的兼容性问题进行充分测试和验证。
•通信协议兼容性测试应在协议生效前完成,并将测试结果进行记录和保存。
3.4 异常情况处理•各方应制定相应的异常情况处理方案,在发生异常或故障时,能够及时有效地恢复正常的主动路由状态。
•异常情况处理方案应明确具体的操作步骤、责任分工和应急联系方式。
4. 协议生效和解除•本协议自各方共同签字或确认之日起生效,并持续有效直至协议约定的解除条件或方式发生。
•如各方需终止协议,应提前书面通知其他相关方,并在协议指定的解除生效日之前履行解除流程和程序。
第五章路由协议路由协议主要负责建立源节点与目的节点之间的一条消息传输路径,即实现路由功能。
路由协议包含了两个方面功能:寻找源节点-目的节点间的最优路径,并将数据分组沿该路径正确转发。
传统的Ad hoc网络、无线局域网等网络的首要目标是提高服务质量和公平高效地利用网络带宽资源。
这些网络路由协议的优化目标通常是网络延时最小化,而能量问题通常不作为一个最主要的优化目标。
而在陆地无线传感器网络中,由于节点能量有限,因此路由协议需要高效利用能量,同时,由于传感器网络规模一般较大,节点通常不具有全网拓扑信息,因此传感器网络的路由协议需要在已知局部网络信息的基础上选择合适的路径。
但是,当前陆地网络的路由协议由于受到种种方面的限制,均不能有效地直接应用于水下网络中,复杂的水下环境给网络层路由协议的设计带来了全新的挑战。
水下传感器节点通信半径和覆盖面积相对于整个网络的规模较小,同时由于水声链路的高度时空动态特性,事先在源节点和目的节点之间建立一条完整且固定的通信路径是不现实的,因此水下传感器网络一方面主要采用多跳传输的路由机制,另一方面路由表需要以一定的频率更新以适应网络的动态变化。
多跳传输方式需要借助中继节点转发信息,该方式要求多个节点共同协作完成消息从源节点到目的节点的传输,这就涉及中间节点选择的问题,如何选择中间节点从而有效降低传输延迟、提高数据传输率是路由协议主要解决的问题。
此外,水下後感器显络迪路由协议还要具备以下特性:①可扩展性,由于水下传感器网络中的节点受部署环境的影响造成部分节点或部分链路失效,因此能有效地检测和处理节点失效或移动造成的链路中断,适应不断变化的网络柘朴是水下一隹感器网络路由协议需要解决的一个主要问题;②节能性,在水下传感器网络中,节点大都是以电池供电的,电量十分有限,且电池的更换耗时耗力,同时水声信号发射功率相对较大,因此,提高能量效率是对水下传感器网络设计的另一主要目标;③容错性和鲁棒性,在水下感器网络中,节点的失效是很难避免的,造成节点失效的原因主要包括环境因素,此外,水声信道的通信质量也很难保证,这就要求路由协议具有较好的鲁棒性,能有效避免部分节点的失效或链路的中断给整个网络造成影响;④快速收敛特性,由于水下传感器网络的拓扑结构动态变化,节点能量和水声频谱带宽资源严重受限,因此要求路由算法可以做到快速收敛,以适应网络拓扑结构的动态变化,减小通信协议开销,提高信息传输效率。
对于目前所提出的众多MANET路由协议,协议性能的分析和比较重点集中在DSDv, AODV, DSR和ToRA等几种路由算法上,通过报文发送率、路由开销、路径最优性、吞吐量、平均端到端时延等参数对路由协议的性能进行评估和比较。
根据国内外公布的MANET路由协议仿真实验结果进行研究,可以得出这样的结论:各种不同情况的比较下,如不同的数据源数根据路由建立时机与数据发送的关系可以把路由协议分为三种:主动路由协议、按需路由协议、混合路由协议。
主动路由协议是事先给定所有路径,并不考虑实际中是否用到具体的路径。
这种方式路由的建立、维护的开销都很大,资源要求高,不适合于传感器网络。
按需路由协议是在传输中需要路径时才按需要去计算合适的路径,这种方式会产生较大的时延。
混合路由协议是综合利用前面两者的一个结合体。
由于无线传感器网络中节点能量有限,且只具有局部网络信息,一般都是采用按需路由或者是混合路由协议。
根据路由过程中节点的通信模式可以把路由协议分为以下几种:单跳协议,传感器节点把采集到的数据直接发送给基站节点。
在这种方式中,如果网络规模较大,则节点的能量会很快耗尽;随着节点数目的增加,网络中的数据冲突也会变得更加严重。
洪泛式路由协议,这是一种简单的协议,它不需要维护网络的拓扑结构和路由计算。
接收到数据的节点以广播的方式转发给所有邻居节点。
虽然这种方式的路由协议实现很直接,但它有严重的缺陷,会带来网络内信息的内爆和交叠。
而且对资源有很大的浪费。
平面型路由协议,网络中所有节点都是地位平等的。
当一个节点需要发送数据给基站节点时,可以通过其它节点作为中间节点进行转发,最后到达基站节点。
也是一种多跳的传输数据的方式。
一般来说,在基站节点附近的节点参于数据中转的概率要大于远离基站节点的传感器节点。
因此,基站节点附件的传感器节点由于频繁的参于数据转发而会很快的耗尽能源。
平面型路由协议实现简单,健壮性好:但建立、维护路由的开销较大,数据传输的跳数多,一般适用于规模小的网络。
Ad Hoc网络及QOS支持2.2 Ad Hoc网络的路由协议2.2.1现有的Ad Hoc网络路由协议分类由上可知,由于Ad Hoc网络具有节点节电、减少带宽消耗、拓扑快速更新、适应单向信道环境等这些特殊要求,现有的IP路由协议,如RIP(路由选择信息协议)和OSPF(开放最短路径优先协议)等基于固定设备的协议设计思想不能满足以上要求,Ad Ho。
网络路由协议的设计具有很大难度。
IETF的MANET 工作组重点研究Ad Hoc网络中的路由协议flgl。
目前工作组已经提出了许多协议草案,比如DSDV(目标序列距离路由矢量算法)、DSR(动态源路由协议)、AODV (Ad Hoc网络的距离矢量路由算法)、TORA(临时顺序路由算法)等。
此外,研究人员还发表了许多关于Ad Hoc网络路由协议的学术论文,比如wRp[191. LAR[zol, ZHLS[21]等。
这些路由协议根据不同的标准可以进行不同的分类,弄清协议的分类对掌握协议的优缺点有重要意义。
从协议中节点的逻辑角度和节点在协议过程中的地位作用划分,可以分为平面路由协议和分级路由协议。
1.平面(flat)路由协议:在平面路由协议中,网络中的所有节点在形成和维护路由享有对等的权利和义务,即路由协议中节点的逻辑视图是平面结构,结点的地位是平等的,不存在某些节点具有特殊用途。
这类协议的优点是不存在特殊节点,路由协议的鲁棒性较好,通信流量以及路由负载较为均衡的分布在网络中。
其缺点是缺乏可扩展性,只适用于节点规模较小的Ad Ho。
网络。
2.分级(hierarchical)路由协议:分级路由协议中,网络由多个簇组成,因而节点分为普通节点和簇头节点。
处于同一簇的簇头节点和普通节点共同维护所在簇内部的路由信息,簇头节点负责所管辖簇的拓扑信息的摘要处理,并与其他簇头节点互换处理后的拓扑信息【’“]。
采用分簇思想主要有两个目的:一是通过减少参与路由计算的节点数目,缩小路由交换的范围,从而减小节点维护路由表的大小,降低交换路由信息所需的通信开销和维护路由表所需的内存开销,这与有线网络中层次思想的目标是一致的;二是基于某种簇形式策略,选举形成一个较为稳定的子网络,减少拓扑结构变化对路由协议带来的冲击。
无线网状网主动路由协议的对比作者:何渊淘李清秀来源:《无线互联科技》2014年第08期摘要:无线网状网(Wireless Mesh Network,WMN)是一种多跳的自组织网络, WMN 路由协议对网络的性能指标起到了决定作用。
近年来一些WMN路由协议被提出和实现,例如OLSR,Babel,BMX6。
在本文中,作者分析了几种路由协议的工作机制和选路原理,并在真实的环境下构建了测试平台。
实验的结果表明BMX6协议在收敛速度和网络开销上要优于Babel和OLSR(Optimized Link State Routing)。
关键词:无线网状网;BMX6;OLSR;Babel1 引言由于部署的时间和成本的因素,在临时场所或灾难地区进行组网存在着较大的困难,WMN就是针对该问题而提出的解决方案[1]。
近年来以和AWMN为代表的社区无线网络的设计和部署进一步推动其发展[2-3],大量私有和开源的WMN路由协议被提出和实现。
其中具有代表性的是OLSR、Babel、BMX6、B.A.T.M.A.N-ADV[4-6]。
由于WMN路由协议会对其性能产生决定性作用,因此掌握其性能特征对WMN网络的开发和对协议的改进具有重要的意义。
本文首先对这几种网络协议的工作机制和选路原理进行分析和对比,然后在校园网环境下构建了小型WMN测试平台。
最后在此平台的基础上,测试这几种路由协议的网络开销、收敛速度等指标,并对实验数据进行分析。
2 WMN路由协议WMN是一种典型的Ad-Hoc网络,当前根据WMN产生路由表的方式可以将协议分为主动式、被动式和混合式。
主动路由协议在节点的链路上定期或者触发式的传递链路状态信息或路由表,以实现全网可达。
主动式路由协议适合在设备供电较为稳定的场景,该场景通常有较高的链路带宽,从而降低路由协议在整体网络中的开销。
被动式路由协议适合设备供电紧张,节点移动性高,链路带宽较低的场景。
这类路由协议事先不生成任何路由表,仅在有效数据发送时才进行路由信息的计算。
主动路由协议主动路由协议模板1. 引言该协议旨在定义关于主动路由的相关规范和约定。
2. 定义•主动路由:指在网络通信中,系统主动选择合适的路径和目的地进行数据传输的一种机制。
3. 目标通过使用主动路由,实现以下目标: - 提高网络通信的效率和可靠性; - 降低数据传输的延迟和丢失率; - 动态适应网络拓扑的变化和负载状况。
4. 协议规则•路由选择:系统根据网络拓扑和当前负载情况,选择最佳的路径和目的地进行数据传输。
•路由信息更新:系统周期性地更新路由信息,确保路由表的准确性和实时性。
•负载均衡:系统根据节点的负载情况,平衡数据传输的负载,避免出现单点过载情况。
•容错处理:系统在出现故障、链路异常等异常情况下,能够快速调整路由,维持数据传输的连续性和可靠性。
5. 路由表结构主动路由使用路由表来进行路由选择和管理,路由表的结构如下:目的地 | 下一跳 | 路径成本 |—— | —— | |A |B | 1 |A | C | 2 |B | D | 3 |6. 路由更新机制系统通过以下机制来更新路由表: - 周期性更新:系统每隔一段时间,对路由表进行更新,根据最新的网络拓扑和节点负载情况作出调整。
- 路由通告:节点在发生拓扑变化时,向周围节点发送路由通告消息,通知其他节点更新路由表。
- 路径检测:系统通过周期性地发送探测消息,检测路径的可用性和延迟,更新路由表。
7. 负载均衡策略系统采用以下策略来实现负载均衡: - 路径选择:根据节点负载和路径成本,选择合适的路径进行负载均衡。
- 数据分流:将数据流量分散到多个路径上,避免单一路径的过载。
8. 容错处理机制系统通过以下机制来处理容错情况: - 快速切换:在发生故障或异常情况时,系统能够快速切换到备用路径,避免数据传输中断。
- 异常处理:系统能够检测并处理链路异常、节点故障等情况,及时更新路由表。
9. 附则该协议可能根据实际情况进行调整和扩展,所有关于主动路由的改动和更新都需要得到相关方的认可和遵守。
Adhoc网络路由协议及度量准则的探究随着近年来Ad hoc网络的发展,Ad hoc网络的各项性能得到越来越多的研究,而路由协议的性能好坏将直接影响到Ad hoc网络的性能。
本文主要对Ad hoc 网络的路由协议以及路由度量准则进行调研。
标签:Ad hoc网络;性能评价参数;度量准则0 引言近年来,由于在消防救灾、应急通信等行业中占着重要地位,Ad hoc网络得到越来越多的重视,而路由协议及度量准则作为Ad hoc网络中最重要的组成部分,也相应的成为了研究的热点方向。
本文主要是对路由协议及路由度量准则的调研及分析。
1 Ad hoc网络路由协议随着对Ad hoc网络研究的愈发深入,目前已有大量适合在Ad hoc网络使用的路由协议被提出,目前提出的路由协议主要可以分为主动式路由协议和反应式路由协议两大类。
主动式路由协议又称作表格驱动类路由协议。
主动式路由在网络中的每个节点中都建立和维护一张通往其他节点的路由信息表,路由信息的创建和维护是通过周期性发送或者一些事件的触发结合来实现路由的更新。
现有的主动式路由协议主要有以下几种:(1)OLSR路由协议。
OLSR路由协议是一种在传统计算机网络链路状态路由基础上改进而得到的。
在OLSR 路由协议中,网络中的所有节点定期进行HELLO消息和TC消息的广播。
(2)DSDV路由协议。
DSDV路由协议是在传统的距离矢量路由协议为基础上改进而得到的。
DSDV路由协议在每个节点中维系一张全网络的拓扑信息及路由表,以Bellman-Ford算法为基础,解决传统距离矢量路由协议中的环路问题。
(3)FSR路由协议。
FSR协议也是一种链路状态路由。
FSR路由协议根据节点的距离不同,分别进行不同频率的链路状态信息广播,对于近距离的节点以较高的频率发送链路状态信息从而获得准确的链路信息,而对于远距离节点则以相对较低的频率发送从而获得相对模糊的链路信息。
(4)TBRPF路由协议。
TBRPF协议也是一种先验式的链路状态路由。
主动路由协议书主动路由协议(Active Routing Protocol)是一种网络路由协议,广泛应用于计算机网络中,用于实现动态路由的自主选择。
主动路由协议通过将网络拓扑信息交互传输给邻居节点,以便更新路由表,从而实现网络中最佳路径的选择。
主动路由协议的设计目标是提高网络性能和可靠性,以及减少网络资源的消耗。
它的基本原理是将节点的拓扑信息传播给邻居节点,并根据收到的信息更新自己的路由表。
主动路由协议采用一种分布式的方式,即各个节点根据自身的状态和邻居节点的信息进行路由选择,从而实现网络路径的优化。
相比于静态路由协议,主动路由协议能够根据网络中节点的状态实时地调整路由。
主动路由协议有多种不同的实现方式,例如距离矢量路由(Distance Vector Routing)和链路状态路由(Link State Routing)。
距离矢量路由协议中,每个节点根据跳数和其它度量标准来评估路径的好坏,然后选择最佳的路径。
链路状态路由协议中,每个节点将自己的链路信息发送给其它节点,然后每个节点通过计算得到最优路径。
这两种实现方式各有优劣,可以根据具体的网络环境选择不同的协议。
在主动路由协议中,节点之间通过邻居发现和链路状态广播来交换拓扑信息。
邻居发现是指节点通过发送特定的消息来寻找其直接相连的邻居节点。
一旦发现邻居节点,节点之间就可以建立联系,交换拓扑信息和更新路由表。
链路状态广播是指节点将自己的链路状态信息(如带宽、延迟等)广播给其它节点,以便其它节点根据这些信息来计算最优路径。
主动路由协议的实现需要满足一些基本的要求。
首先,协议需要具备自动更新路由表的能力,即能够根据网络拓扑的变化动态地调整路由。
其次,协议需要提供一种有效的路径选择算法,以便选择最佳路径。
另外,协议需要具备抗故障能力,即在网络中发生节点或链路故障时能够快速地修复路由。
主动路由协议的应用范围非常广泛,从小型局域网到大型互联网都可以使用主动路由协议来实现动态路由。
主动路由协议书甲方(发起方):________________________乙方(接收方):________________________签订日期:____年____月____日鉴于甲方和乙方均为合法注册并有效运营的网络服务提供商,为了提高网络数据传输效率,确保网络资源的最优利用,双方本着平等互利的原则,经协商一致,就甲方主动路由至乙方网络的事宜,特订立本协议。
第一条定义1.1 “主动路由”是指甲方在网络数据传输过程中,根据预先设定的路由策略,主动选择乙方网络作为数据传输的路径。
1.2 “路由协议”是指双方为实现主动路由而共同遵守的规则和标准。
第二条主动路由的实施2.1 甲方应根据本协议规定,以及双方协商确定的路由策略,对网络数据进行主动路由。
2.2 乙方应确保其网络具备接收甲方主动路由数据的能力,并按照路由协议进行数据处理。
第三条路由策略3.1 双方应共同制定路由策略,并以书面形式确认。
3.2 路由策略应包括但不限于数据传输的优先级、路由路径选择标准、数据传输的安全性要求等。
第四条数据传输4.1 甲方应确保所传输的数据符合国家相关法律法规及行业标准。
4.2 乙方应保证接收的数据在传输、存储和处理过程中的安全和保密。
第五条技术支持与维护5.1 甲方应提供必要的技术支持,以确保主动路由的顺利实施。
5.2 乙方应提供必要的网络维护服务,以保障网络的稳定运行。
第六条费用与结算6.1 双方应根据实际传输的数据量和路由协议,协商确定费用标准。
6.2 费用的结算应按照双方约定的周期和方式进行。
第七条违约责任7.1 如一方违反本协议约定,应承担违约责任,并赔偿对方因此遭受的损失。
7.2 违约责任的具体内容和赔偿标准,双方应另行协商确定。
第八条协议的变更和解除8.1 本协议的任何变更和补充,应经双方协商一致,并以书面形式确认。
8.2 双方可协商一致解除本协议,但应提前通知对方。
第九条争议解决9.1 本协议在履行过程中发生的任何争议,双方应首先通过友好协商解决。
复旦大学硕士学位论文移动自组网中主动路由和按需路由协议的分析与比较姓名:***申请学位级别:硕士专业:通信与信息系统指导教师:***20030515移动自组网中主动路由和按需路由协议的分析与比较摘要移动自组网是由移动节点自由地组成的一个临时性网络,并且无需已有的网络基础设旖支持。
目前,已经实现了一些路由协议用于无线自组网,例如:动态源路由协议(DSR),自组网按需距离向量协议(AoDV)。
这类协议是基于按需路由策略的,完全不同于传统的主动路由策略(如目的序列距离向量协议,DSDV)。
本文将对这些路由协议加以分析,并通过软件模拟比较它们的性能。
所使用到的工具是网络模拟器NS一2的移动网络扩展——由Rice大学的Monarch项目开发。
通过模拟实验,文中得出结论:在移动自组网的应用环境下,采用按需路由策略的路由协议的性能要好于采用主动路由策略的协议。
关键词:移动自组网,按需路由,主动路由,性能比较,NS一2AbstractAnadhocnetworkiSacollectionofwirelessmobilenodesdynamicallyformingatemporarynetworkwithoutt11euseofanyexistingnetworkinfrastructure.SomeroutingprotocolshavebeenimplementedlikeDynamicSourceRouting(DSR),Ad-hoe0n—DemandDistanceVcctorRouting(AODV).Theyarebasedonon—demandreactivepolicy,whicharedifierentfromtraditionalproactiveonesfsuchasDestination—SequencedDistance.Vector,DSDV).T11iSPaperanalyzesthoseprotocolsandcomparestheirperformancebysimulation.TheWOrkiSdonebyusingns一2’SmobileextensionsdevelopedbytheRiceMonarchProject.nlcconclusioniSt}1aton-demandreactivepolicyisbettert11anproactiveonesinadhocFIeI'wOrkscelle.KeyWords:MANET,Adhoc,On—Demand,reactive,proactive,PerformanceComparison,NS一2第一章前言1.1研究背景人们从末停止对自由的追求,自由的、随时随地的沟通一直是追寻的目标之一。
对于目前所提出的众多MANET路由协议,协议性能的分析和比较重点集中在DSDv,AODV,DSR和ToRA等几种路由算法上,通过报文发送率、路由开销、路径最优性、吞吐量、平均端到端时延等参数对路由协议的性能进行评估和比较。
根据国内外公布的MANET路由协议仿真实验结果进行研究,可以得出这样的结论:各种不同情况的比较下,如不同的数据源数目,不同的节点移动性,不同的自组织网络模型以及不同的网络负载等等,反应式路由协议的性能明显优于先应式路由协议。
根据路由建立时机与数据发送的关系可以把路由协议分为三种:主动路由协议、按需路由协议、混合路由协议。
主动路由协议是事先给定所有路径,并不考虑实际中是否用到具体的路径。
这种方式路由的建立、维护的开销都很大,资源要求高,不适合于传感器网络。
按需路由协议是在传输中需要路径时才按需要去计算合适的路径,这种方式会产生较大的时延。
混合路由协议是综合利用前面两者的一个结合体。
由于无线传感器网络中节点能量有限,且只具有局部网络信息,一般都是采用按需路由或者是混合路由协议。
根据路由过程中节点的通信模式可以把路由协议分为以下几种:单跳协议,传感器节点把采集到的数据直接发送给基站节点。
在这种方式中,如果网络规模较大,则节点的能量会很快耗尽;随着节点数目的增加,网络中的数据冲突也会变得更加严重。
洪泛式路由协议,这是一种简单的协议,它不需要维护网络的拓扑结构和路由计算。
接收到数据的节点以广播的方式转发给所有邻居节点。
虽然这种方式的路由协议实现很直接,但它有严重的缺陷,会带来网络内信息的内爆和交叠。
而且对资源有很大的浪费。
平面型路由协议,网络中所有节点都是地位平等的。
当一个节点需要发送数据给基站节点时,可以通过其它节点作为中间节点进行转发,最后到达基站节点。
也是一种多跳的传输数据的方式。
一般来说,在基站节点附近的节点参于数据中转的概率要大于远离基站节点的传感器节点。
因此,基站节点附件的传感器节点由于频繁的参于数据转发而会很快的耗尽能源。
平面型路由协议实现简单,健壮性好:但建立、维护路由的开销较大,数据传输的跳数多,一般适用于规模小的网络。
层次型路由协议,基本思想是把传感器节点分成不同的簇,簇内部的通信工作由簇头节点完成,同时簇头节点完成数据聚集和融合;少通信的数据量,最后簇头节点还要负责把处理后的数据发送给基站节点。
这种路由协议可以很好的满足传感器网络的可扩展性,适用于大规模的网络。
但是簇的维护开销较大,簇头节点是路由的关键节点,其产生和维护都很重要,一旦失效会对路由造成较大影响。
从不同的应用性能角度出发可以将路由协议分为多种类型。
基于查询的路由协议,在环境监测、战场评估等应用中,需要不断查询传感器节点采集的数据;基站节点发出查询任务,传感器节点向查询节点报告采集的数据。
在这类应用中,通信流量主要是查询节点和传感器节点之间的命令和数据传输,同时传感器节点的采集信息在传输路径上通常要进行数据融合,通过减少通信流量来节省能量。
地理位置路由协议,它利用节点的地理位置信息,把查询或者数据转发给特定的区域,从而缩小了数据的传输范围。
在一些目标跟踪类应用中,往往需要唤醒距离跟踪目标最近的传感器节点,以得到关于目标的更精确位置等相关信息。
在这类应用中,通常需要知道目的节点的精确或者大致的地理位置。
把节点的位置信息作为路由选择的依据,可以对节点进行域的化分,从而缩小数据发送的范围,还可以帮助完成节点的路由功能,并降低系统专门维护路由协议的能耗。
以数据为中心的路由协议,它提出对传感器网络中的数据用特定的描述方式命名,数据传输基于查询并依赖于数据命名,所有数据通信限制在局部范围内。
某些应用中要求查询或者上报具有某种类型的数据,这是以数据为中心的路由协议的应用基础。
这种方式的通信不再依赖于特定的节点,而是依赖于网络中的数据,从而减少了网络中大量传输的冗余数据,降低了不必要的开销,以延长网络的生命周期,但需要分类机制对数据类型进行命名。
路由选择中如果考虑服务质量(Qos)的约束,就成为可靠的路由协议。
这类路由在建立时,需要考虑时延、丢包率等服务质量因素。
在某些无线传感器网络的应用中对通信的实时性、可靠性等有较高的要求,而无线传感器网络中,通信信道质量比较低、拓扑变化频繁,要实现服务质量保证,就需要设计相应的可靠的路由协议。
另外根据传输过程中采用的路径的数目分为单路径路由协议和多路径路由协议,单路径节约存储空间,通信量少。
多路经容错性强,健壮性好,可以从多条路径中选择一条最优路由。
根据是否进行了数据聚合处理可以分为数据聚合的路由协议和非数据聚合的路由协议。
数据聚合能减少通信量,但需要时间同步技术的支持,并且使传输的时延增加。
由于无线传感器网络的路由协议按采用的通信模式、路由结构、路由建立方式、状态维护以及应用场景等不同的方法可以有很多的分类。
在实际的研究中一般考虑多方面因素,组合多种策略实现路由机制,所以同一路由协议有时可以分属不同分类。
一些结论:表驱动路由协议中重点介绍了DBF协议,另外DSDV、WRP也进行了简单的描叙。
而按需路由协议重点介绍了AODV与LAR,另外还介绍了DSR、TORA、ABR、SSR等重要的路由协议。
最后对各种路由协议进行了总结和对比。
通过对DSDV,DSR,AODV 和TORA 4 种典型路由协议在节点移动性可变,通信源可变的情况下分组交付率、数据分组的平均端到端时延、标准化路由载荷和平均端到端吞吐量4 种性能指标的对比分析可知:表驱动路由协议端到端延时好于按需驱动路由协议端到端延时,而按需驱动路由协议在数据报文交付率和路由负荷方面好于表驱动路由协议。
由此得出:没有一种路由协议是“万能”的,各协议在不同的网络环境中各有优势:在对网络延时要求较高的环境下,一般选用表驱动路由协议,DSDV 依赖于路由消息的周期性广播,在高速移动的Ad Hoc 网络中不宜使用;而那些对数据包完整性和带宽要求严格的场合应尽量选择按需驱动路由协议[9],AODV 和DSR两个协议表现突出,两者均使用按需路由寻找,但是路由算法机制不同:对于面向应用的如时延和吞吐量之类的性能指标,在比较宽松(即节点较少或移动性较弱)的环境中,DSR 协议优于AODV 协议;但是在较苛刻的环境中则AODV 优于DSR 协议,并且随着环境变得越来越苛刻(即载荷变得越重,移动性变得越强),AODV 协议相对于DSR 协议的性能优势越来越明显。
4 总结从仿真实验可以看出,由于各协议的实现机制不同,因此三种协议在不同的性能参数方面表现出相应的优点和缺点: 表驱动路由协议(DSDV) 的平均时延要小于按需路由协议(AODV DSR),但分组投递率路由开销和能量消耗等性能不如按需路由另外,在节点移动速度增加节点停留时间减小的情况下,三种路由协议的性能都有着不同程度的下降综合来讲,AODV 协议具有较强地适应能力,适用于网络拓扑变化频繁的环境;DSR 适用于节点较少网络变化较小且对时延要求不高的环境;DSDV 协议更适用于网络节点移动速度较小的环境由于移动AdHoc 网络应用环境的多样性,导致了不同的环境下追求不同的性能, 所以应结合具体的网络应用环境寻找最优的路由协议另外,通过大量仿真实验分析各协议的缺点和不足,可以便于今后学习以及研究其可行的改进策略在Ad Hoc无线网络中AODV采用按需路由的方式,源节点可以快速获得网络的路由情况,能快速响应活跃路径上的网络变化情况。
从图1和图2中可以看出,一旦路由建立后,数据包的延时要明显优于DSDV。
如果将图1和图2在同一张图中进行描述,可以发现对于两个场景中的AODV协议,在3.5-5.9s时的延时是完全一样的,即AODV的稳定程度要优于DSDV。
场景1和场景2的区别仅在于增加了一个移动节点,从图2和表2中可以看出,这时AODV 的优势体现得更为明显,丢包率从6.61%下降到0,而DSDV从0上升到6.61%。
实际上,随着移动节点数目和节点移动速度的增加,AODV的优势将更加明显。
四结论本文对AdHoc 网络中的三种典型路由协议(AODV,DSR,DSDV)的运行机制进行了介绍,并通过NS2 软件建立了AdHoc 仿真环境,对这三种路由协议进行了仿真并结合仿真结果进行性能分析。
从仿真结果可以得出,在节点高速移动,网络拓扑变化频繁时,AODV 和DSR 的包投递率要比DSDV 好。
但是在节点慢速移动时,DSDV 的端到端平均时延要好于AODV 和DSR。
这说明不同的路由协议有各自的优缺点,适用于不同的应用场合,在实际工作中应当根据不同的环境选择合适的路由协议。
,得出结论LAR路由协议适合于节点以中低速移动,节点平均密度稍高但网络负载不宜过高,报文发送率中高的环境。
LAR路由协议的前提条件是假设源节点知道目的节点的位置信息以及该节点当前的移动速度,虽然GPS技术的发展使得此前提条件的保证成为可能,但是实际应用时的困难还是在一定程度上限制了LAR的应用,另外节点位置信息的不精确性会影响协议性能甚至使路由出错[ 6 ],因此,如何获取地理位置信息以及提高位置信息的精确性是将来的研究方向。
在LAR中,路由查询之后,数据分组的发送是基于源路由信息,位置信息并没有被用来为其转发的决定而服务,所以位置信息没有被充分利用,将来可以考虑在这一点对LAR协议加以改进。
结束语结合各种分簇算法的优点本文提出的CBRP 算法采用了一种新的分簇方法在选取簇首节点时引入了节点的带权ID 综合考虑了节点的邻居节点数量位置和有效带宽CBRP 算法簇首的选取更加合理提高了MANET 的可扩展性簇内节点通信时采用表驱动的路由算法不同簇的节点通信时使用按需路由算法降低了路由计算时间改善了大规模MANET 的路由计算效率利用在路由请求信息中使用数字签名的方法确保由CBRP 路由安全性仿真结果表明与当前广泛使用的SEAD 协议比较CBRP 算法适合于结点较多节点的移动速度受到一定限制的MANET 但在节点移动速度相当快的MANET 中CBRP 算法导致网络开销迅速增大严重影响网络性能如何改进算法使之适应节点移动速度极快的值得进一步研究本文介绍了无线自组网络协议的分类,重点介绍了AODV、DSR 和GPSR,最后对三个路由协议通过仿真进行了定量分析。
GPSR协议采用贪心法和周边遍历法,与采用Flooding算法的协议相比降低了网络负载,提高了投递成功率,缩短了路由跳数,所以它更适用于较大规模的网络。
若选取更多的性能参数进行比较,则它们之间的比较将更加细致,对协议的研究也将更加深入。
(3)优缺点AODv协议综合了DSDV和DSR两者的特点。
与基于表驱动的DSDV相比,AODv采用了按需路由的方式,不需要维护整个网络的拓扑信息,仅在没有相应路由发送数据报文时,才发起路由请求过程。