移动自主网络多路径路由技术研究进展
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多路径传输技术研究综述1. 多路径传输技术研究综述随着无线通信技术的快速发展,多路径传输技术已经成为实现高效、可靠通信的关键手段。
多路径传输技术是指通过两条或两条以上的路径同时传输数据信号,以提高数据传输的鲁棒性和吞吐量。
在本综述中,我们将探讨多路径传输技术的研究现状和发展趋势。
多路径传输理论主要研究多路径传输系统中的信号干扰和噪声问题。
通过对多径信号的建模和分析,可以得出信道容量、误码率和信干比等关键性能指标。
这些指标为多路径传输系统的设计和优化提供了理论支持。
为了提高多路径传输系统的性能,研究者们提出了许多多路径传输算法。
这些算法包括:多径功率分配算法、多径定时同步算法和多径信道估计算法等。
这些算法在保证通信质量的前提下,实现了多路径传输系统的优化。
多路径传输系统的实现需要解决硬件和软件方面的挑战,在硬件方面,需要设计高性能的天线、射频前端和基带处理模块。
在软件方面,需要开发高效的信号处理算法和通信协议。
多路径传输系统的实现还需要考虑系统的兼容性、可扩展性和可靠性等因素。
多路径传输技术在许多领域具有广泛的应用前景,如卫星通信、无线局域网、车载网络和物联网等。
在卫星通信中,多路径传输技术可以提高信号的传输质量和可靠性;在无线局域网中,多路径传输技术可以实现多用户同时接入,提高网络容量;在车载网络中,多路径传输技术可以增强车辆间的通信能力,提高道路安全;在物联网中,多路径传输技术可以实现大量设备的互联互通,降低网络能耗。
多路径传输技术作为实现高效、可靠通信的关键手段,其研究和发展对于无线通信领域具有重要意义。
随着技术的不断进步和应用需求的增长,多路径传输技术将面临更多的挑战和机遇,值得我们继续关注和研究。
1.1 多路径传输技术概述多路径传输技术是一种在无线通信系统中实现高效数据传输的方法。
它通过在多个信道上同时发送和接收数据包,以提高数据传输速率和系统容量。
多路径传输技术的核心思想是利用无线信道的特性,如时变性、空间特性等,实现数据的快速传输。
网络中的多路径路由技术随着互联网的快速发展,网络通信需求越来越高,传统的单路径路由已经无法满足网络性能的需求。
为了提高网络的稳定性、可靠性和传输效率,多路径路由技术应运而生。
本文将介绍多路径路由技术的原理、优势和应用。
一、多路径路由技术的原理多路径路由技术是指在网络通信中,允许同时使用多条路径进行数据传输的技术。
传统的单路径路由只有一条最佳路径,而多路径路由则可以利用多条备选路径来传输数据。
其原理主要包括以下几个方面:1. 路由器选择算法:多路径路由技术通过路由器选择算法来确定数据传输的路径。
常见的算法有最短路径算法、负载均衡算法和基于拓扑结构的算法等。
这些算法可以根据实际需求优化路径选择,提高网络的负载能力和传输效率。
2. 数据分流和重组:多路径路由技术会将传输的数据分流到多个路径上,再在目的地进行重组。
这样可以降低单一路径的压力,提高整体的传输速度和稳定性。
通过合理划分和利用多个路径,可以减少数据丢失和延迟,提高数据传输的可靠性。
3. 路径监测和调整:多路径路由技术需要实时监测各个路径的状态和性能,根据监测结果进行路径调整。
当某条路径出现故障或拥堵时,系统可以自动选择其他可用路径来进行数据传输,确保网络的连通性和稳定性。
二、多路径路由技术的优势多路径路由技术相比于传统的单路径路由有许多优势,主要体现在以下几个方面:1. 提高网络的可靠性:多路径路由技术可以实现冗余传输,即将数据分流到多个路径上进行传输。
当某条路径发生故障时,可以自动切换到其他可用路径,确保数据传输的连续性和稳定性。
2. 提高网络的传输效率:多路径路由技术可以利用多条路径来进行数据传输,有效利用网络资源,提高传输带宽。
同时,多路径路由还可以根据实时的网络状态和负载情况进行动态调整,实现负载均衡,提高整体的传输效率。
3. 降低网络拥塞的风险:传统的单路径路由容易出现网络拥塞的情况,导致数据传输延迟和丢失。
而多路径路由技术可以根据实时的网络拥堵情况,智能地选择可用路径进行数据传输,减少拥塞风险,提高网络的稳定性。
移动Ad Hoc网络关于路由和跨层技术的研究的开题报告一、研究背景及意义移动Ad Hoc网络是由一组移动节点组成的无线自组织网络,这些节点可以动态地组成拓扑结构,以传输网络流量和数据。
这种网络在军事、应急救援、普及的大规模社区等领域中有着广泛应用。
由于移动节点的自由移动和不确定性,Ad Hoc网络的拓扑结构会不断变化,这极大地增加了网络的复杂性。
而路由则是Ad Hoc网络中最为基础和重要的技术之一,它的正确性和效率直接影响到整个网络的性能。
因此,对于路由和跨层技术的研究具有极大的实践意义和重要性。
本文将针对移动Ad Hoc网络中的路由和跨层技术进行深入研究和探究,以期达到更好地优化网络性能和提高数据传输效率的目的。
二、研究内容和方法1. 路由技术(1)路由协议分类和研究Ad Hoc网络中路由协议有许多种类,包括:基于距离的路由协议、基于内容的路由协议、基于位置的路由协议等。
本文将重点研究这些路由协议的优缺点、适用场景和性能指标,并根据不同场景选择不同的路由协议进行实验验证和优化。
(2)路由中的负载均衡负载均衡是Ad Hoc网络中一个比较重要的问题,不仅会影响节点之间的负载平衡,还会影响到整个网络的稳定性和性能。
因此,本文将对路由中的负载均衡进行研究和探究,包括负载均衡的算法设计和实现。
2. 跨层技术(1)跨层协议的设计和实现传统的协议将不同功能的网络层分开实现,而跨层技术则是将这些不同功能的网络层整合在一起,以提高网络通信的效率和性能。
因此,本文将研究跨层协议的设计和实现,包括:协议的结构、组织方式、协议的交互方式等。
(2)跨层优化算法的研究在Ad Hoc网络中,由于拓扑结构的复杂性,单个网络层的优化算法的效果会有限。
而跨层优化算法则可以从多个网络层的角度出发,共同优化整体网络性能。
因此,本文将对跨层优化算法进行研究,包括算法的设计和实现。
三、预期成果通过本文的研究,预计可以实现以下成果:1. 对于Ad Hoc网络中的路由和跨层技术的研究,可以得到更加深入的了解和认识,为网络的优化提供理论支持。
网络路由技术中的多路径路由选择方法介绍在当今互联网时代,网络连接已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。
而网络路由技术是实现网络连接的重要技术之一。
随着网络规模的不断扩大和数据传输量的增加,传统的单路径路由选择已经无法满足快速、高效、可靠的数据传输需求。
多路径路由选择技术应运而生,它可以在网络中使用多条路径同时传输数据,以提高网络的带宽利用率、降低数据时延以及增加网络的可靠性。
为了更好地理解多路径路由选择技术,我们从以下三个方面进行介绍:负载分担、故障恢复和质量选择。
1. 负载分担多路径路由选择技术可以将数据流量均衡地分发到多条路径上,从而减轻网络瓶颈和拥塞的情况。
通过使用各个路径的带宽,可以有效提高网络的整体传输能力。
负载分担的实现可以基于多种算法,例如基于哈希函数的负载均衡算法,根据数据包的特征对多条路径进行判断和选择。
2. 故障恢复多路径路由选择技术在网络传输过程中可以实现故障恢复。
当某一路径发生故障或拥塞时,系统可以自动切换到其他可用路径进行数据传输,确保数据的稳定传输。
这种故障恢复机制可以显著提高网络的可靠性和稳定性,避免因为单一路径的故障导致整个网络不可用。
3. 质量选择多路径路由选择技术可以根据不同路径的特点和要求选择最适合的路径进行数据传输。
例如,某一路径可能具有较低的时延和较高的带宽,适合对时延敏感的数据传输;而另一条路径可能具有更好的可靠性,适合对数据完整性要求较高的应用。
通过根据业务需求选择不同的路径,可以提高网络的传输质量和用户体验。
综上所述,多路径路由选择技术在网络路由中具有重要的作用。
它可以通过负载分担、故障恢复和质量选择等方式,提高网络的传输能力、可靠性和质量。
多路径路由选择技术在各类网络中都得到广泛应用,包括互联网、数据中心网络等。
不仅如此,还有许多研究团队对多路径路由选择技术进行了深入的研究和改进,以进一步提高网络性能。
随着网络需求的不断增长和技术的不断进步,多路径路由选择技术也将继续发展并产生更多的创新应用。
网络层技术是计算机网络中的一个重要组成部分,它负责将数据包从源主机传输到目标主机。
而多路径路由是一种实现网络通信的方法,通过同时利用多条路径来传输数据,提高网络的带宽利用率和数据传输效率。
本文将探讨如何利用网络层技术实现多路径路由。
一、背景介绍在传统的网络通信中,数据包通常只能通过单条路径进行传输,这使得网络的带宽利用率受限,同时也容易出现拥塞和丢包等问题。
而多路径路由技术可以克服这些问题,通过同时利用多条路径来分担数据的负载,提高网络的整体性能。
二、多路径路由协议多路径路由协议是实现多路径路由的关键,它负责确定数据包在网络中的传输路径。
目前,常用的多路径路由协议有ECMP(Equal-Cost Multipath)和MPTCP(Multipath TCP)。
1. ECMPECMP是一种基于最短路径算法的多路径路由协议。
它通过在路由器中设置多个等距的路径,将数据包按照一定的规则进行分发,从而实现负载均衡和冗余路径。
ECMP协议不需要对网络拓扑进行任何修改,只需在路由器的转发表中设置多个路径即可。
然而,ECMP协议在决策转发路径时只考虑路径长度,没有考虑网络的拥塞情况,可能会导致有些路径负载过大,而有些路径负载较轻。
2. MPTCPMPTCP是一种基于TCP协议的多路径路由协议,它通过在传输层上实现多条TCP连接的同时传输,从而实现多路径路由。
MPTCP协议在建立连接时,会向对方发送多条TCP的SYN报文,建立多个子连接,并通过子连接之间的协调共享数据。
MPTCP协议可以根据网络拥塞情况动态调整数据的传输路径,从而实现负载均衡和冗余路径。
然而,MPTCP协议需要在操作系统和应用层进行相应的支持,对于已经使用TCP协议的应用来说,需要进行一定的改进和适配。
三、实现多路径路由的关键技术实现多路径路由需要借助一些关键的技术手段,包括:1. 路径测量:对网络中的路径进行测量,获取路径的性能指标,包括延迟、带宽、丢包率等。
移动自组网多路径优化路由算法的研究王勇智;谭用秋;石炎生【摘要】针对AOMDV协议的多路径路由机制和特点,提出一种基于带宽与链路拥塞度约束的多路径优化路由算法.仿真实验结果表明,能在一定程度上降低路由开销以及延长网络生存时间.【期刊名称】《湖南理工学院学报(自然科学版)》【年(卷),期】2012(025)003【总页数】4页(P37-40)【关键词】移动自组网;多路径路由;AOMDV协议;负载均衡【作者】王勇智;谭用秋;石炎生【作者单位】湖南理工学院计算机学院,湖南岳阳414006;湖南理工学院计算机学院,湖南岳阳414006;湖南理工学院计算机学院,湖南岳阳414006【正文语种】中文【中图分类】TN915.04移动自组网络(Mobile Ad Hoc Network,简称MANET)是一种由多个可同时扮演终端和路由器的移动节点组成的分布式多跳网络,网络拓扑变化频繁,节点一般由电池供电,容易因为某些节点负载过重、能量迅速消耗而造成链路断裂.因此,在设计MANET路由算法时要充分考虑各节点的负载均衡 [1].近年来,多路径路由技术已经成为MANET的热点研究问题之一[2].AOMDV (Ad Hoc On-demand Multi-path Distance Vector)[3]是一种目前被广为研究的按需多路径单播路由协议.AOMDV协议的中间节点只转发第一次收到的路由请求RREQ,限制了在全网范围的路由泛洪,减少了网络开销,同时源节点和目的节点之间拥有多条可用的完整路径,能有效地提高网络性能.然而,AOMDV的路由发现机制,在于选取多条跳数最少的链路不相交路径,没有考虑节点的流量均衡,会将流量主要分布在主路径中,仅当主路径中断时,才会转移到备用路径,难以达到负载均衡的目的[4].在拓扑变化频繁、带宽受限且连接中断率高的MANET中,这种选路机制易引起局部节点的拥塞,造成路由信息丢失、路由请求频繁、链路过早断裂等问题.基于以上的考虑,我们从负载均衡出发,对AOMDV算法的路径进行优化,提出一种基于带宽和拥塞度约束的移动自组网多路径优化路由算法,以带宽和节点拥塞度作为两个路由约束条件,在路由寻找和路由选择上对多路径进行分步优化.1 基于带宽和拥塞度约束的多路径优化路由算法1.1 多约束QoS参数模型的建立无线自组网络的拓扑可抽象成带权有向图 G ( V,E),其中V 为节点集合,E 为单跳通信链路集合.对于一条可行路径p = { v1,v2,…,vn},路径跳数为n,假设路径p的QoS参数取路径时延、带宽以及链路的拥塞度.根据文献[5]提出的QoS参数凹性特征,路径带宽和时延可分别定义为:链路拥塞度可以定义为:其中Fk(p)表示路径p上优先级为k的业务流拥塞度;C( p)表示路径p上被占用的通道数;Ek(p)表示k优先级业务在链路p中所占缓存比率.我们通过更改AOMDV的路由表项,在缓冲区中加入不同业务的优先级队列(如图1所示),在缓冲区中严格按照优先级排列.图1 业务流在路由缓冲区中的优先级队列对于新到达的k优先级流,只能占用优先级比其低的分组缓冲区.有:而对于可行路径p中所有的业务优先级,则有:引入优先级的目的是为了保证不同类型业务流的优先等级,既能提供高等级业务的优先服务,又能使网络拥塞得到缓解.1.2 多路径路由下的多目标优化建模参照文献[6]提出的路径优先函数,综合考虑本算法的路径时延、带宽以及链路的拥塞度约束,建立路径优先函数:其中Bmin为算法提供的能容忍的最小带宽;Delaymax为路径允许的最大时延;F( p)为链路的拥塞度;Congestion为拥塞度阈值;α、β、γ 分别是上述3种QoS约束的权重因子,满足α+β+γ= 1 .为了节省路径计算带来的网络开销,AOMDV一般只选择两条独立无环路由来交替发送数据.在建立反向路由和前向多路径路由的基础上,首先通过 AOMDV在一次路由发现中获取多条独立无环路径,然后由算法根据多约束路由进行路径优化,从中选择两条满足约束条件的路径进行通信.多约束优化的路径集P的目标函数可以定义为:其中vsn为源节点,sink为目标节点.对于任一条路径,必须保证路径带宽不小于Bmin,时延不大于Delaymax,拥塞度不大于Congestion.通过多约束优化,可以求得二条最优路径,使其路径优先级的函数值之和最大,并且路径集相似度最小.1.3 路由的发现、维护与更新当一个优先级为k的业务流到达时,源节点首先将数据包存入缓存,生成路由请求RREQ,RREQ中包含节点ID以及剩余带宽、链路拥塞度等信息,RREQ被广播到邻居节点,并由中间节点记录多条到源节点的反向路由.当目的节点收到RREQ包后,在其路由表中先记录下到源节点的反向路由,然后由目的节点向源节点发送路由回复RREP,生成的RREP中包含有RREQ包中的完整路由信息.当RREP包到达源节点,源节点将根据路由表项中多径路由列表选择一条路由(主路由)来发送数据.路径上的各个节点通过发送Hello包(未被请求的RREP包)来维护与其相邻节点间的连通,并根据生存时间和序列号来保证最新的路由信息.这样生成的多条路径满足多约束优化的路径集目标函数,虽然不一定是跳数最少的最短路径,但是能够主动避开拥塞度较大的节点,将部分流量映射到其它负荷较轻的链路,有利于网络资源的优化.当到达目的节点的主路由失效后,由目的节点通过反向路由单播出错信息包RERR 给各中间节点和源节点,源节点在发送下一分组时,并不将失效的主路由删除,而是将当前主路径变为备用路径,另选一条备用路径作为主路由交替发送数据.只有当两条路径都失效时,才发起新一轮路由请求重新搜索路径.这样,较好地继承AOMDV的多路径路由的优点,又能进一步降低路由泛洪带来的控制开销,从而能在一定程度上实现负载均衡.2 仿真实验与比较我们在NS2下创建如表1所示仿真环境,从网络生存期与归一化路由开销二个方面分别对本文算法与 AOMDV算法进行仿真测试.仿真创建30个CBR数据源,每个CBR源每秒产生2个512B的CBR分组,仿真时间500s,仿真性能指标的结果取5次模拟的平均值.表1 仿真参数名称参数区域大小800×600节点个数 50仿真时间 500s节点移动模型 Random waypoint数据包大小 512B MAC协议 802.11无线射频传输范围 250m2.1 网络生存期测试网络生存期反映网络节点的存活率以及链路的稳定性.从图2可以看出,改进算法由于采取了多约束的QoS路由,能根据节点的拥塞程度分配流量,减少了控制和数据重传所带来的开销,能缓解网络拥塞,网络出现死亡节点的时间明显滞后于AOMDV,并且相同的轮次(Round)下,有更多的存活节点.但是,随着轮次的增大,网络负载越来越重,失效的节点大大增多,导致可选路径越来越少,备用路径不可靠几率变大,两种方法的路由请求RREQ次数会越来越接近,相差的轮次也在逐渐减少.图2 不同负载下的网络生存期比较2.2 归一化路由开销测试归一化路由开销即每发送一个数据分组所需要的用于路由发现和路由维护的控制分组数,其值越大则意味着拥塞的概率也越高.图 3表示了在不同节点速率下的归一化路由开销.可以看出,在节点速率较低(停留时间长)的情况下,改进算法的归一化路由开销略低于AOMDV 算法.因为在备用链路比较稳定的情况下,由于采用了能量均衡策略缓解了链路拥塞,并且通过改进的主备路由切换机制能进一步减少全网路由发现次数,从而能降低路由发现所带来的控制开销.图3 不同速率下归一化路由开销的比较3 结论我们针对 AOMDV多路径路由协议没考虑路径流量平衡的不足,提出了一种基于带宽与链路拥塞度约束的多路径优化路由策略.仿真实验结果表明,能在特定的移动自组网络环境中起到延长节点寿命、降低路由开销的作用.参考文献[1] 夏皓伟,王国军,谢永明.移动自组网中的分段式负载均衡路由协议[J].计算机工程,2010,36(4):93~96[2] 安辉耀,卢锡城.移动自主网络多路径路由技术研究进展[J].计算机工程与科学,2006,28(2):4~9[3] Yuan Yuhua,Chen Huimin,Jia Min.An optimized Ad hoc on-demand multipath distance vector (AOMDV)routing protocol[C].Asia-Pacific Conference on Communications,2005:569~573[4] 胡平,张金钟.基于能量均衡的AOMDV路由协议的改进[J].计算机工程与设计,2011,32(9):2976~2979[5] Wang Z,Crowcroft J.Quality-of-Service routing for supporting multimedia applications [J].IEEE Journal on Selected Areas in Communications,1996,14(7):1228~1234[6] 曹啸,王汝传,黄海平,等.无线多媒体传感器网络视频流多路径路由算法[J].软件学报,2012,23(1):108~121。