WMN的路由協(xié)議設(shè)計(jì)
WMN是一種動態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多跳網(wǎng)絡(luò)，與Ad hoc網(wǎng)絡(luò)具有相似性，因此，多數(shù)WMN采用的路由協(xié)議源于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)。Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議可分為地理位置輔助路由和非地理位置輔助路由，前者需要GPS定位系統(tǒng)的支持，后者又可分為平面路由協(xié)議和分層路由協(xié)議。
平面路由協(xié)議分為按需路由如按需距離矢量協(xié)議(AODV)，動態(tài)的源路由協(xié)議(DSR)，逐段路由協(xié)議(SSR)，和主動路由，如目的站編號的距離矢量(DSDV)，無線路由協(xié)議(WRP)，基于反向路徑轉(zhuǎn)發(fā)的拓?fù)鋸V播(TBRPF)等，而分層路由協(xié)議有簇首網(wǎng)關(guān)交換協(xié)議(CGSR)和區(qū)域路由協(xié)議(ZRP)等。
目前實(shí)現(xiàn)的WMN中，采用的有基于TBRPF的路由協(xié)議、基于DSR的路由協(xié)議、基于DSDV的路由協(xié)議，和基于AODV的路由協(xié)議。但是，WMN與Ad hoc網(wǎng)絡(luò)有一些根本的區(qū)別，如表1所示，在WMN中直接應(yīng)用Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議無法使WMN的性能達(dá)到最優(yōu)。
設(shè)計(jì)WMN路由協(xié)議，需要考慮的有以下幾個因素：
(1)選擇路由的依據(jù)
需要綜合考慮多個參數(shù)，包括：
跳數(shù)：源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間的路徑所經(jīng)過的無線鏈路數(shù)。
期望傳輸次數(shù)(ETX)：由于媒體訪問沖突而導(dǎo)致的重傳次數(shù)，為無線通信中比較常用的一個參數(shù)。
期望傳輸時(shí)間(ETT)：比ETX更常用，它同時(shí)考慮了信道自身的帶寬特點(diǎn)。
往返傳輸時(shí)間(RTT)：分組在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)往返傳輸所需時(shí)間。
能量消耗：選擇某條傳輸路由致使各節(jié)點(diǎn)能量損耗的總和。
路由穩(wěn)定性：考察一個路由的穩(wěn)定程度如何，可持續(xù)的時(shí)間。
(2)網(wǎng)絡(luò)支持的規(guī)模
WMN的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模一般很大，路由協(xié)議需要能夠支持更多的節(jié)點(diǎn)，如果直接使用傳統(tǒng)的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，路由搜索過程可能需要的時(shí)間太長，代價(jià)也很大。
(3)容錯性
在Mesh客戶端移動、無線鏈路擁塞或Mesh 路由器故障等情況下，路由可以重新選擇。
(4)鏈路干擾
鄰近節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線信號互相干擾，路由選擇時(shí)應(yīng)盡量選擇干擾小的鏈路，以增加系統(tǒng)容量。
(5)跨層協(xié)議設(shè)計(jì)
結(jié)合物理層的方向性天線、多輸入多輸出(MIMO)和鏈路層的一些技術(shù)，各層協(xié)議相互協(xié)同、綜合設(shè)計(jì)。
無線Mesh網(wǎng)可以支持無線接入和無線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)兩種應(yīng)用，由于應(yīng)用場景不同，考慮的重點(diǎn)也有所不同。
無線接入應(yīng)用的路由協(xié)議需要充分適應(yīng)Mesh客戶端和Mesh路由器，其中，既包含了移動性很強(qiáng)、功耗受限的用戶節(jié)點(diǎn)，也包含了移動性較弱，功耗不受限的接入節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。目前，在設(shè)計(jì)絕大多數(shù)WMN路由協(xié)議時(shí)，都將Mesh客戶端和Mesh路由器兩類節(jié)點(diǎn)平等對待，沒有考慮二者的差異，區(qū)分兩類節(jié)點(diǎn)來研究路由協(xié)議，有可能成為一個值得關(guān)注的課題。而在網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)用中，由用戶節(jié)點(diǎn)組成的無線網(wǎng)絡(luò)可被看作是一個自治域，可以直接采用因特網(wǎng)的路由思想，這就只需解決由Mesh路由器構(gòu)成的無線核心網(wǎng)的路由問題。
很所資料中都對當(dāng)前常見的4種Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議(分別是DSR和AODV兩種按需路由，以及OLSR和DSDV兩種主動路由)用于Mesh核心網(wǎng)的性能進(jìn)行評測。比較了路由開銷、分組傳輸成功率和端到端的時(shí)延等。結(jié)果表明，由于WMN路由開銷比較小，大體上，按需路由協(xié)議比主動路由協(xié)議的性能更好，然而，由于WMN節(jié)點(diǎn)移動性減弱，需要增加按需路由協(xié)議的路由過期時(shí)間和路由緩存時(shí)間，以避免交換過多的路由消息而增加開銷。
在無線接入應(yīng)用中，大部分是用戶節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)，屬于點(diǎn)到點(diǎn)業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)具有突發(fā)性。而在網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)用中，Mesh路由器之間的業(yè)務(wù)是來自一個網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)流具有聚合性，這與因特網(wǎng)業(yè)務(wù)有相似性，例如業(yè)務(wù)的范圍和平均的分組大小遵循24-hour模型，IP業(yè)務(wù)中大部分是TCP業(yè)務(wù)，而TCP業(yè)務(wù)中絕大部分是網(wǎng)頁瀏覽業(yè)務(wù)和文件傳輸業(yè)務(wù)。針對不同的業(yè)務(wù)類型特點(diǎn)，在區(qū)分業(yè)務(wù)類型保證服務(wù)質(zhì)量的路由協(xié)議設(shè)計(jì)時(shí)需要區(qū)別對待。
Mesh路由器在網(wǎng)絡(luò)融合的應(yīng)用中，配備有兩個以上的無線收發(fā)設(shè)備，路由協(xié)議的設(shè)計(jì)需要考慮多無線收發(fā)器、多信道等特點(diǎn);而在無線接入應(yīng)用中，一般則不考慮。鑒于上述問題，針對WMN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及應(yīng)用的特點(diǎn)，基于無線自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)，研究WMN路由技術(shù)，才可能改善WMN網(wǎng)絡(luò)性能。
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