自組織基本路由協(xié)議及混合型路由協(xié)議技術(shù)

　　自組網(wǎng)的路由技術(shù)主要是設計能自適應網(wǎng)絡(luò )拓撲動(dòng)態(tài)變化的分布式路由協(xié)議，并避免產(chǎn)生路由環(huán)路，盡可能減小路由開(kāi)銷(xiāo)，具有一定的可擴展性，使網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)能根據網(wǎng)絡(luò )情況的變化，具各分布式管理的路由功能。自組織網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)多跳的臨時(shí)性的自治系統，在這種環(huán)境中，由于結點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)通信覆蓋范圍的有限性，兩個(gè)無(wú)法直接通信的移動(dòng)結點(diǎn)可以借助其他結點(diǎn)進(jìn)行分組轉發(fā)來(lái)進(jìn)行數據通信。自組網(wǎng)結點(diǎn)之間是通過(guò)多跳數據轉發(fā)機制進(jìn)行數據交換，需要按路由協(xié)議進(jìn)行分組轉發(fā)決策。

　　IETF于1996年成立了自組網(wǎng)工作小組（MANET WG），其核心任務(wù)就是研究自組網(wǎng)環(huán)境下基于IP協(xié)議的路由協(xié)議規范和接口設計。

　　目前MANET WG已經(jīng)提出了許多協(xié)議草案，比如DSR、AODV、TORA、ZRP等。這些自組網(wǎng)路由協(xié)議根據不同的角度可以進(jìn)行不同的分類(lèi)。按路由發(fā)現的策略劃分，可以分為主動(dòng)式路由協(xié)議、被動(dòng)式路由協(xié)議和混合型路由協(xié)議。自組織網(wǎng)絡(luò )主要有以下路由協(xié)議。

　　研究基于分布式算法，具有網(wǎng)絡(luò )自組織和自設置功能的自組織基本路由協(xié)議，主要有兩類(lèi)：表驅動(dòng)路由協(xié)議（主動(dòng)式路由協(xié)議）和按需路由協(xié)議（反應式路由協(xié)議），如圖所示。主動(dòng)式路由協(xié)議盡力維護網(wǎng)絡(luò )中每個(gè)節點(diǎn)至所有其他節點(diǎn)的一致的最新路由信息，并要求網(wǎng)絡(luò )中的每個(gè)節點(diǎn)都建立和維護一個(gè)或多個(gè)存儲路由信息的表格。在網(wǎng)絡(luò )拓撲變化時(shí)周期性地廣播路由更新信息。這樣減少了獲得路由的時(shí)延，但是需要花費較大的開(kāi)銷(xiāo)保持路由更新。按需路由協(xié)議只有在源節點(diǎn)需要時(shí)才建立路由，節點(diǎn)不需要花費代價(jià)來(lái)維護無(wú)用的路由信息，節省了一定的網(wǎng)絡(luò )資源，但是路由發(fā)現過(guò)程時(shí)延比較大。

　 自組織網(wǎng)絡(luò )路由協(xié)議按驅動(dòng)模式的分類(lèi)

　　迄今為止，已提出的主動(dòng)式協(xié)議主要有WRP、DSDV等。下面簡(jiǎn)單介紹這兩種協(xié)議。

　?。?）WRP協(xié)議

　　無(wú)線(xiàn)路由協(xié)議（wireless routmg protocol，WRP）是一個(gè)基于距離矢量的協(xié)議，其路由算法是對路徑發(fā)現算法PFA的改進(jìn)。它利用去往目標結點(diǎn)的路徑長(cháng)度和相應路徑到倒數第二跳結點(diǎn)信息加速路由協(xié)議收斂速度，改善路由環(huán)路問(wèn)題。WRP對PFAD的改進(jìn)之處在于當結點(diǎn)i監測到與鄰居結點(diǎn)j的鏈路發(fā)生變化時(shí)，i會(huì )檢查所有鄰居結點(diǎn)關(guān)于倒數第二跳信息的一致性，而PFA只會(huì )檢查結點(diǎn)j關(guān)于倒數第二跳結點(diǎn)信息的一致性。這種改進(jìn)可以進(jìn)一步地減少出現路由環(huán)路的次數，加快算法的收斂速度。WRP協(xié)議的主要思想如下：

　　每個(gè)結點(diǎn)維護四張表，即距離表、路由表、鏈路費用表和消息重發(fā)表，并通過(guò)UPDATE消息通告給鄰居結點(diǎn)。

　　設結點(diǎn)為i，信宿結點(diǎn)為j，結點(diǎn)i的鄰居結點(diǎn)為k。

　?、倬嚯x表。距離表包括k的通告的相關(guān)內容有經(jīng)過(guò)k到j(luò )的路由的距離Dijk的前趨結點(diǎn)Piik。

　?、诼酚杀?。每個(gè)表項包括信宿結點(diǎn)地址、到信宿的距離Dij、到j(luò )的最短路由j的前趨結點(diǎn)Pij、i的下一跳（后繼）Sij等。

　?、坻溌焚M用表。通過(guò)結點(diǎn)乃的鏈路費用和從上一次收到無(wú)誤消息后所經(jīng)過(guò)

　　的時(shí)間。

　?、芟⒅匕l(fā)表?？砂ǘ鄠€(gè)重發(fā)表項，每個(gè)表項包括更新消息的序號、重發(fā)計數、ACK標志（是否發(fā)過(guò)相應的ACK）、更新消息列表。

　　WRP通過(guò)發(fā)送ACK實(shí)現可靠傳輸，結點(diǎn)通過(guò)接收ACK和其他消息來(lái)測試其鄰居結點(diǎn)的存在性。如果結點(diǎn)沒(méi)有發(fā)現數據分組，則周期性地發(fā)HELLO消息來(lái)得到與鄰居結點(diǎn)的連通性消息。如果在一定的時(shí)間內收不到某鄰居結點(diǎn)的任何消息，則認為與鄰居結點(diǎn)的鏈路出現了故障；當有新的鄰居結點(diǎn)時(shí)，把自己的路由表通告給新的結點(diǎn)。當結點(diǎn)收到一個(gè)更新消息后，采用路由發(fā)現算法進(jìn)行路由表的更新，并克服“計數到無(wú)窮”問(wèn)題。WRP對路由發(fā)現算法進(jìn)行了改進(jìn)，其獨特性表現如下。

　?、倬嚯x表更新。對每一個(gè)更新消息（如k的通告），結點(diǎn)i檢測其所有鄰居結點(diǎn){B∈Ni|b≠k}，凡是經(jīng)過(guò)b結點(diǎn)到j(luò )且包括有花結點(diǎn)的路由，距離值需要重新計算為Dibj＝Dikj＋Dij，路由前趨更新為Pijb＝Pkj。

　?、诼酚杀砀?。當鄰居P→J路由不包括i，且是鄰居結點(diǎn)中到j(luò )的最短路由，則結點(diǎn)i選擇鄰居p作為其到j(luò )的下一跳結點(diǎn)，即更新Sij＝p。