移動(dòng)自組網(wǎng)路由協(xié)議控制開銷和負(fù)載平衡研究.pdf

1、在移動(dòng)自組網(wǎng)中，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)一般使用電池供電并且可以在網(wǎng)絡(luò)中自由移動(dòng)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都配置有無線天線，節(jié)點(diǎn)之間使用無線電進(jìn)行通信，而由于無線電傳輸范圍的限制，源節(jié)點(diǎn)發(fā)往目的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通常需要經(jīng)過其他中間節(jié)點(diǎn)的中轉(zhuǎn)才能到達(dá)。相對于傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)自組網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)能力更為有限，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有高度的動(dòng)態(tài)性，這為移動(dòng)自組網(wǎng)路由協(xié)議設(shè)計(jì)提出了巨大的挑戰(zhàn)。首先，為維護(hù)節(jié)點(diǎn)之間的路由而付出的包括路由發(fā)現(xiàn)、路由維護(hù)等網(wǎng)絡(luò)控制消耗對于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)來說是一個(gè)巨大的負(fù)擔(dān)

2、。其次，為避免節(jié)點(diǎn)過早因?yàn)槟芰亢谋M而死亡以及緩解熱點(diǎn)帶來的競爭和沖突，節(jié)點(diǎn)負(fù)載平衡問題在移動(dòng)自組網(wǎng)中顯得更為突出。因此如何進(jìn)一步的減小路由協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)控制開銷和平衡節(jié)點(diǎn)負(fù)載具有現(xiàn)實(shí)的意義。 本文的主要貢獻(xiàn)如下： 第一，針對動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議(DSR：Dynamic Source Routing)路由發(fā)現(xiàn)過程使用盲目的、洪泛式(Flooding)的路由請求廣播使得網(wǎng)絡(luò)控制開銷較大，甚至可能加劇無線信道競爭和沖突，導(dǎo)致廣播風(fēng)暴現(xiàn)象

3、，本文提出了一種局域化路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制。通過結(jié)合DSR協(xié)議的緩存機(jī)制和路由請求的TTL(Time To Live)機(jī)制，局部化路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制利用路由緩存中的過期路徑預(yù)測目的節(jié)點(diǎn)的方位，然后根據(jù)這個(gè)預(yù)測修改路由請求的TTL值，從而有效的將路由請求廣播限制到一個(gè)較小的范圍。 第二，提出了一種基于路徑生存期預(yù)測的路由穩(wěn)定性算法。它通過挖掘移動(dòng)自組網(wǎng)的動(dòng)態(tài)屬性如節(jié)點(diǎn)能量的消耗速度，節(jié)點(diǎn)相對運(yùn)動(dòng)速度等等來評估節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定度和鏈路穩(wěn)定度，然后綜合這兩

4、個(gè)穩(wěn)定度機(jī)制來預(yù)測路徑的生存期，最后選擇一條相對最穩(wěn)定的路徑發(fā)送數(shù)據(jù)從而有效的降低了路由發(fā)現(xiàn)的次數(shù)。 第三，DSR協(xié)議使用最短路徑而忽略網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)負(fù)載集中到某些中心節(jié)點(diǎn)或者使用部分不穩(wěn)定的節(jié)點(diǎn)作為中間節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。針對這個(gè)問題，本文提出了一種基于節(jié)點(diǎn)能力的負(fù)載平衡路由協(xié)議。該協(xié)議跨層使用MAC(Media Access Control)層收集到的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，并利用MAC的數(shù)據(jù)發(fā)送成功率來定義節(jié)點(diǎn)能力，然后根