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自组网技术详解:了解其原理与实际应用

自组网是一种融合了移动通信计算机网络技术的网络系统。在这种网络中,信息交换依赖于分组交换机制,而用户终端则具备移动性。每个终端既是一个用户主机,运行各种应用,也是一个路由器,执行数据分组转发和路由维护任务。因此,自组网要求节点能够实现适宜的路由协议,以确保数据传输的高效和准确。
在设计自组网路由协议时,主要存在三种策略。第一种是对传统路由协议的改进,使之适应自组网的特性,例如DSDV协议是基于RIP协议的改进版。第二种是基于按需发现的原理,仅在需要建立路由时才进行路由请求,减少网络资源消耗,DSR和AODV协议就是典型代表。第三种是基于服务质量的路由策略,如LS-QoS协议,根据网络资源状况选择最佳路径。
有线网络的表驱动路由协议相比,自组网面临诸多挑战。周期性的控制信息广播会消耗大量带宽,同时,快速变化的拓扑结构会导致路由信息迅速过时,造成资源浪费。因此,按需路由协议因能更好地适应自组网的动态拓扑而受到青睐。
DSR协议虽然使用源路由机制提供了数据包的完整路径信息,但增加了协议开销,并且在路由断链时需要源节点重新发起路由发现,导致延迟。AODV协议通过逐跳转发解决了DSR的延迟问题,但仍然需要周期性的Hello消息来维持连接状态,这同样增加了网络开销。TORA协议则因需要特殊硬件支持以及应用局限性,而不太适用于所有场景。
本文旨在探讨AODV路由协议的基本操作和存在的问题,并提出一种改进的路由断链修复方法。AODV协议在处理路由断链时,通常采取与DSR类似的策略,即由源节点重新发现路由。我们的改进方案是在节点之间引入一种邻居节点监测机制,当检测到链路断开时,相邻节点可以立即尝试修复路由,而不是等待源节点重新发起路由发现。
这种改进的机制减少了因路由断链导致的数据传输中断时间,同时降低了网络中的控制信息流量。节点通过监听邻居的广播消息来维护一个动态的邻居列表,一旦发现邻居无法到达,节点就可以立即启动路由修复流程。此外,这种方法还能够减少因路由重建带来的延迟,提高自组网的响应速度。
通过这种方式,自组网的性能得到了提升,不仅提高了数据传输的效率,还优化了网络资源的利用。这种改进为自组网的发展提供了新的思路,有助于推动移动网络技术在未来的应用和发展。

什么是自组网

自组网技术详解:了解其原理与实际应用

自组网是一种移动通信计算机网络相结合的网络[1],网络的信息交换采用计算机网络中的分组交换机制,用户终端是可以移动的便携式终端,自组网中每个用户终端都兼有路由器和主机两种功能。作为主机,终端需要运行各种面向用户的应用程序,如编辑器、浏览器等;作为路由器,终端需要运行相应的路由协议,根据路由策略和路由表完成数据分组的转发和路由维护工作,故要求节点实现合适的路由协议。自组网路由协议的目标是快速、准确和高效,要求在尽可能短的时间内查找到准确可用的路由信息,并能适应网络拓扑的快速变化,同时减小引入的额外时延和维护路由的控制信息,降低路由协议的开销,以满足移动终端计算能力、储存空间以及电源等方面的限制。

目前自组网路由协议的设计主要有三种思路:1) 修改现有的常规路由协议,使其能够适应自组网的需要,如DSDV(DestiNATion Sequenced Distance Vector)协议就是通过修改常见的RIP协议得来;2) 采用按需发现的路由原则,不通过周期性广播路由信息来维持路由表,仅当需要建立路由时才发出请求以建立路由,从而有效地减少对网络资源的消耗,典型的有动态源路由(DSR)[2]、AODV(Ad-hoc On-demand Distance Vector)等;3) 基于服务质量(QoS)的路由,节点根据收集到的网络资源情况(而不是通常的跳数)选择一条最有可能满足用户QoS要求的路由,如LS-QoS(Link State-QoS)协议。

表驱动的路由协议适合于常规有线网络,但对无线自组网来说,由于网络自身存在的诸多限制,周期性广播控制信息分组会大量消耗网络带宽,维护路由表会大量消耗移动终端的资源,拓扑结构的快速变化会使很多路由信息很快变得过时,造成资源的浪费。即使将表驱动协议针对无线自组网进行改动,仍然在很大程度上存在这个问题。相比之下,按需路由协议更能适应自组网拓扑结构快速变化的特点。

目前流行的几种典型按需路由协议中,DSR使用了源路由的机制,要求在每一个数据包头部包含完整的路径信息,大大增加了路由协议的开销,且断链发生需要重建路由时,需要将断链信息发回源节点,由源节点重新发起路由发现过程,带来了很大的延迟。AODV协议使用逐跳转发机制解决了这个问题,但它需要使用周期性的Hello信息来维持节点之间的连接状态,增加了开销,而且在发生断链时,则采用和DSR同样的方式进行重建路由。TORA协议除了自身的开销大外[3],还需要特殊硬件提供支持,如GPS设备提供全网节点的时间同步功能,并需要数据和控制两个独立的无线信道,其应用局限较大。

本文讨论文献中典型按需路由协议AODV的基本操作及存在问题,并就路由断链后的重建提出改进方法。

自组网AODV路由协议中断链修复的改进

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