Ad Hoc网络协议栈通用要求研究( 五 ) _云知道

Ad Hoc网络的节点密度是指单位面积内的节点数，节点密度是时变的。对于给定的传输范围，当节点密度增加时，每个节点获得的信道带宽将降低，但业务数据经过的平均跳数会减少。通常路径长度随传输范围的增加而线性减少，而参与竞争的节点数量随传输范围的增加而呈平方关系增长。
在能够维持网络连通的前提下，较小的节点度可以提供较高的网络吞吐量，但是路径长度较大。有研究表明最优的节点度为6～8[2] 。较大的节点度会减小系统的有效容量，但是路径长度小。节点密度过低并不可取，会减小网络的连接度，增加网络分区的概率。Ad Hoc网络下需要某种机制以适应节点密度的变化，具体可以通过两种方法：一是功率控制，通过调节节点发送功率来获得合适的节点度；二是波束天线，用较窄的波束宽度提供较高的空间重用率，从而适应节点密度的增高。
3.2路由协议
现存的用于有线和无线网络中的路由协议无法满足无中心、自组织网络的Ad Hoc的组网要求。由于Ad Hoc中子网的不确定性，网络节点的移动性和网络拓扑结构的变化性，对网络地址的分配、路由信息的发现、路由信息的更新以及最佳路径的判定提出了要求。一方面，每个节点都存在担当路由网关的可能，每个节点都要参与路由信息的传递与更新，以确保在任何时刻，每两个节点之间都是可达的；另一方面，每个节点都参与的上述过程会带来大量的治理开销，降低网络效率，同时还可能出现环形路径。如何对这两个方面实行折衷需要根据Ad Hoc网络的规模和应用进行非凡的设计来解决。
3.2.1单播路由协议
单播路由是最基本的路由功能。Ad Hoc网络中单向信道的存在，无线信道的广播特性所产生的链路冗余，动态变化的网络拓扑结构等原因使得有线网络的路由协议并不适合于Ad Hoc网络环境下使用。常规路由协议使用到Ad Hoc网络下，长期处于非收敛状态，产生路由回环的几率也很高。Ad Hoc网络的单播路由协议可以分成平面路由协议、分级路由协议(混合路由)和地理位置辅助路由协议[3] 。
平面路由协议分成先验式路由、反应式路由和洪泛路由。先验式路由周期性地发送路由信息来计算到所有可能目的节点的路径，尽管可以在静态的拓扑下获得较高的路由质量，但在大的动态网络中可扩展性很差；反应式路由的策略是按照需要使用查询响应机制来寻找和维护路径，从而降低了维护路由信息所需的网络开销，缺点是建立路由的时延大，查询得到的路由质量较低；洪泛路由不需要了解网络拓扑，向所有目的节点广播，在负载较轻时相当健壮，但会消耗大量带宽和能量，只适应拓扑变化较快的小型网络。
分级路由中，网络的逻辑结构是层次性的，网络动态地组织成簇或区，骨干部分由较为稳定、综合性能较好的骨干节点组成。一般在簇内使用先验式路由协议，而在簇间使用反应式路由来屏蔽簇内的拓扑信息的细节。分级路由的优点是扩展性强，适合大规模整体移动环境。
地理位置辅助路由中节点可以借助于全球定位系统(GPS)或其他手段获得准确的位置信息，从而可以在较低网络开销下获得较好的寻址性能；缺点是成本会有增加，实现复杂。
当节点移动性较高时，除了洪泛路由，其他路由的性能严重下降，此时为了克服洪泛的缺点，可以采用多路径路由[4] ，分组在几条路经上同时传输，从而提高分组投递率。
3.2.2多播(广播)路由协议
多播(广播)路由是实现Ad Hoc网络基本应用的基础。多播路由协议的要害是确定分组的发送方到接收群组各成员的分发树。

Ad Hoc网络协议栈通用要求研究( 五 )

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