試析高動(dòng)態(tài)無(wú)線自組網(wǎng)路由協(xié)議設(shè)計(jì)

卜武

【摘要】近幾年來(lái)我國(guó)的無(wú)線通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)都獲得了飛速發(fā)展，高動(dòng)態(tài)無(wú)線自組網(wǎng)也獲得了廣闊的發(fā)展前景，并在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。在節(jié)點(diǎn)快速移動(dòng)過(guò)程中，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)需要較長(zhǎng)的時(shí)間，無(wú)法確保數(shù)據(jù)端到端傳輸時(shí)延，同時(shí)也會(huì)造成較大的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)。而采用合理的無(wú)線自組網(wǎng)路協(xié)議可有效解決以上問(wèn)題。綜上所述，本文將對(duì)高動(dòng)態(tài)無(wú)線自組網(wǎng)路由協(xié)議設(shè)計(jì)策略展開(kāi)簡(jiǎn)單的分析，以期將路由結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】高動(dòng)態(tài)無(wú)線自組網(wǎng)；路由協(xié)議；設(shè)計(jì)策略；分析

前言：各界學(xué)者對(duì)無(wú)線自組網(wǎng)路由協(xié)議設(shè)計(jì)進(jìn)行大量的研究，主要是滿(mǎn)足不同需求設(shè)計(jì)相應(yīng)的路由協(xié)議，以此來(lái)確保無(wú)線自組網(wǎng)路的正常運(yùn)行。本文主要針對(duì)高動(dòng)態(tài)背景下，各個(gè)運(yùn)動(dòng)節(jié)點(diǎn)在自組網(wǎng)路中的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行分析，并提出將分簇路由協(xié)議作為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)策略，以期幫助無(wú)線自組網(wǎng)路可以盡快適應(yīng)節(jié)點(diǎn)的高速運(yùn)動(dòng)及其他變化。

一、高動(dòng)態(tài)無(wú)線自組網(wǎng)路由協(xié)議設(shè)計(jì)策略

在設(shè)計(jì)路由協(xié)議過(guò)程中，可采用混合式路由協(xié)議的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，并將主動(dòng)、被動(dòng)式路由協(xié)議互相結(jié)合。簇作為其中的重要組成部分，在其內(nèi)部的全部節(jié)點(diǎn)周期都含有全面的路由協(xié)議信息[1]。通過(guò)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)確保在簇內(nèi)通信相應(yīng)的時(shí)間范圍內(nèi)，以主動(dòng)式路由協(xié)議進(jìn)行維護(hù)。對(duì)于簇的外部來(lái)說(shuō)，將路由協(xié)議作為基礎(chǔ)，將節(jié)點(diǎn)中含有數(shù)據(jù)包時(shí)將其發(fā)送，但并不包括該節(jié)點(diǎn)時(shí)，其中的成員節(jié)點(diǎn)會(huì)向簇首發(fā)送路由的請(qǐng)求信息。

（一）網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程

在高動(dòng)態(tài)無(wú)線自組網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)使節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化，可將其分為以下幾種類(lèi)型：第一，節(jié)點(diǎn)不明確：在節(jié)點(diǎn)在入網(wǎng)初期時(shí)，其主要特征便是沒(méi)有明確身份。第二，成員節(jié)點(diǎn)，其主要是作為普通的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。第三，簇首節(jié)點(diǎn)。通過(guò)動(dòng)態(tài)化的選擇方式，簇首節(jié)點(diǎn)的主要作用便是將簇內(nèi)部的路由表與臨近的簇表提供維護(hù)。第四，簇間網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。利用動(dòng)態(tài)化的選擇方式，其遵循的選取原則為橫跨臨近簇?cái)?shù)目較多，且各個(gè)臨近的簇都需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)化選擇，選取最終的簇間網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。

高動(dòng)態(tài)無(wú)線自組網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)對(duì)以下幾種消息類(lèi)型進(jìn)行處理：第一，Hello消息。Hello消息的發(fā)出源頭為節(jié)點(diǎn)，可用于鄰居的發(fā)生過(guò)程。在Hello消息中還包含節(jié)點(diǎn)位置、節(jié)點(diǎn)身份[2]、節(jié)點(diǎn)鄰居數(shù)目。第二，本地拓?fù)渫ǜ嫦?。通過(guò)此種消息類(lèi)型，在簇的內(nèi)容完成交互，可將其用在簇內(nèi)路由表的建立，其中還包含節(jié)點(diǎn)位置、節(jié)點(diǎn)鄰居、鄰居位置列表等。第三，簇拓?fù)渫ǜ嫦?。該?lèi)消息會(huì)在簇與簇首之間形成拓?fù)渫ǜ妫厥孜恢?、中繼位置、簇成員數(shù)目等。第四，路由請(qǐng)求消息。消息會(huì)與未知路由的目的節(jié)點(diǎn)形成通信，如果與其通信的節(jié)點(diǎn)屬于成員節(jié)點(diǎn)，則會(huì)對(duì)簇首進(jìn)行路由請(qǐng)求消息的發(fā)送。如果節(jié)點(diǎn)類(lèi)型屬于簇首節(jié)點(diǎn)，則會(huì)對(duì)簇間網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)對(duì)路由請(qǐng)求消息進(jìn)行發(fā)送。

（二）網(wǎng)絡(luò)搜索

在站點(diǎn)建立完成之后便可以對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行搜索，若果接受到由網(wǎng)絡(luò)成員所發(fā)送的消息則說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)成立，可以開(kāi)始建立簇首信息，將通信密鑰獲取，最終將成員入網(wǎng)完成。如果并沒(méi)有受到來(lái)自網(wǎng)絡(luò)成員所發(fā)送的消息，則說(shuō)明不存在網(wǎng)絡(luò)。這時(shí)需要發(fā)起相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)建立，并讓自身成為簇首，之后通信密鑰便會(huì)生成，還會(huì)生成相應(yīng)的安全參數(shù)。

（三）入網(wǎng)運(yùn)行

在站點(diǎn)加入相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)之后，便可以與網(wǎng)絡(luò)之中的各個(gè)成員形成通信狀態(tài)，并對(duì)路由以及簇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行維護(hù)。

（四）簇首的拓?fù)渚S護(hù)

在網(wǎng)絡(luò)成員脫離通信狀態(tài)之后，或是沒(méi)有接收到網(wǎng)絡(luò)成員的信息，便將這種情況視作離開(kāi)簇，簇首則會(huì)將該成員的相關(guān)消息進(jìn)行刪除。在成員加入網(wǎng)絡(luò)中之后，便會(huì)收到該成員發(fā)出的新節(jié)點(diǎn)通信消息，簇首便會(huì)增加該成員的通信消息。

（五）簇成員拓?fù)渚S護(hù)

在簇首離開(kāi)之后，如果在規(guī)定時(shí)間范圍內(nèi)沒(méi)有接收到簇首發(fā)送的消息，或是簇首自行推出網(wǎng)絡(luò)，將這種情況視作為簇首離開(kāi)簇，簇成員將會(huì)選取出新簇首將之前的簇首進(jìn)行取代。

二、分簇首的形成與維護(hù)策略

在高動(dòng)態(tài)無(wú)線自組網(wǎng)開(kāi)始正常運(yùn)行之后，會(huì)開(kāi)始形成簇。各個(gè)簇的組成結(jié)構(gòu)為各個(gè)節(jié)點(diǎn)，且各個(gè)簇為一個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。無(wú)論是簇首節(jié)點(diǎn)還是簇內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)都為鄰居狀態(tài)。在網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始成立之初便會(huì)形成簇，而多個(gè)簇的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)開(kāi)始形成時(shí)會(huì)由以下幾個(gè)步驟組成。第一，由節(jié)點(diǎn)開(kāi)始發(fā)送Hello消息，此時(shí)的初始狀態(tài)并沒(méi)有確定。第二，簇首在接收消息之后便會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的機(jī)制[3]，并對(duì)Hello消息進(jìn)行發(fā)送，或是將本地拓?fù)渫ǜ嫦l(fā)送出去。第三，簇發(fā)送Hello消息之后將會(huì)由節(jié)點(diǎn)接收，并將節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)更換為成員，使其加入到簇的內(nèi)部中。第四，由于節(jié)點(diǎn)鄰居的數(shù)目在網(wǎng)絡(luò)中是最多的，因此會(huì)將本節(jié)點(diǎn)作為簇首節(jié)點(diǎn)。第五，在經(jīng)一定時(shí)間之后，若是簇首、節(jié)點(diǎn)并沒(méi)有發(fā)送其他消息，便會(huì)將節(jié)點(diǎn)的身份更換為簇首。

在對(duì)簇進(jìn)行維護(hù)的過(guò)程中，主要是由于網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，從而對(duì)簇結(jié)構(gòu)進(jìn)行維護(hù)。造成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化的主要原因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中有新的節(jié)點(diǎn)加入、節(jié)點(diǎn)從簇的內(nèi)部離開(kāi)、簇首離開(kāi)等。

全網(wǎng)絡(luò)簇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)將簇拓?fù)渫ǜ嫦⑦M(jìn)行接收，并將跳數(shù)范圍確定，確保簇首以及其他成員的消息可及時(shí)到達(dá)。在簇拓?fù)浔碇兄饕男畔榇赝負(fù)湎ⅲ瑧?yīng)對(duì)其中存在的兩個(gè)表進(jìn)行維護(hù)：第一，鄰居簇表。對(duì)鄰居簇表進(jìn)行維護(hù)的對(duì)象為簇首，其主要作用是將簇首的各項(xiàng)信息進(jìn)行記錄，其中信息內(nèi)容包含簇首位置、簇間網(wǎng)關(guān)位置等。第二，簇拓?fù)浔?。簇拓?fù)浔淼木S護(hù)與建立工作主要由簇首來(lái)完成，簇首會(huì)對(duì)簇拓?fù)渫ǜ嫦⑦M(jìn)行發(fā)送，并通過(guò)與各個(gè)簇相關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)。簇間網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)會(huì)將高動(dòng)態(tài)無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)簇首與成員發(fā)出的消息進(jìn)行記錄，主要包含簇首位置、下一跳簇首位置等。

結(jié)語(yǔ)：在對(duì)高動(dòng)態(tài)無(wú)線自組網(wǎng)路由協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)將高動(dòng)態(tài)無(wú)線自組網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)以及運(yùn)行特點(diǎn)作為基礎(chǔ)，對(duì)路由協(xié)議的模式進(jìn)行合理選擇，才能確保數(shù)據(jù)傳輸符合網(wǎng)絡(luò)所處理各項(xiàng)業(yè)務(wù)的需求。另外，應(yīng)將簇間路由協(xié)議設(shè)計(jì)不斷優(yōu)化，確保其不會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的不良影響，將路由協(xié)議設(shè)計(jì)方案不斷完善與優(yōu)化，促進(jìn)高動(dòng)態(tài)無(wú)線自組網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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