WMN的路由協議設計
WMN是一種動態拓撲結構的多跳網絡,與Ad hoc網絡具有相似性,因此,多數WMN采用的路由協議源于Ad hoc網絡。Ad hoc網絡的路由協議可分為地理位置輔助路由和非地理位置輔助路由,前者需要GPS定位系統的支持,后者又可分為平面路由協議和分層路由協議。
平面路由協議分為按需路由如按需距離矢量協議(AODV),動態的源路由協議(DSR),逐段路由協議(SSR),和主動路由,如目的站編號的距離矢量(DSDV),無線路由協議(WRP),基于反向路徑轉發的拓撲廣播(TBRPF)等,而分層路由協議有簇首網關交換協議(CGSR)和區域路由協議(ZRP)等。
目前實現的WMN中,采用的有基于TBRPF的路由協議、基于DSR的路由協議、基于DSDV的路由協議,和基于AODV的路由協議。但是,WMN與Ad hoc網絡有一些根本的區別,如表1所示,在WMN中直接應用Ad hoc網絡的路由協議無法使WMN的性能達到最優。

設計WMN路由協議,需要考慮的有以下幾個因素:
(1)選擇路由的依據
需要綜合考慮多個參數,包括:
跳數:源節點到目的節點之間的路徑所經過的無線鏈路數。
期望傳輸次數(ETX):由于媒體訪問沖突而導致的重傳次數,為無線通信中比較常用的一個參數。
期望傳輸時間(ETT):比ETX更常用,它同時考慮了信道自身的帶寬特點。
往返傳輸時間(RTT):分組在源節點和目的節點往返傳輸所需時間。
能量消耗:選擇某條傳輸路由致使各節點能量損耗的總和。
路由穩定性:考察一個路由的穩定程度如何,可持續的時間。
(2)網絡支持的規模
WMN的網絡規模一般很大,路由協議需要能夠支持更多的節點,如果直接使用傳統的Ad hoc網絡路由協議,路由搜索過程可能需要的時間太長,代價也很大。
(3)容錯性
在Mesh客戶端移動、無線鏈路擁塞或Mesh 路由器故障等情況下,路由可以重新選擇。
(4)鏈路干擾
鄰近節點發送的無線信號互相干擾,路由選擇時應盡量選擇干擾小的鏈路,以增加系統容量。
(5)跨層協議設計
結合物理層的方向性天線、多輸入多輸出(MIMO)和鏈路層的一些技術,各層協議相互協同、綜合設計。
無線Mesh網可以支持無線接入和無線網絡互聯兩種應用,由于應用場景不同,考慮的重點也有所不同。
無線接入應用的路由協議需要充分適應Mesh客戶端和Mesh路由器,其中,既包含了移動性很強、功耗受限的用戶節點,也包含了移動性較弱,功耗不受限的接入節點和網關節點。目前,在設計絕大多數WMN路由協議時,都將Mesh客戶端和Mesh路由器兩類節點平等對待,沒有考慮二者的差異,區分兩類節點來研究路由協議,有可能成為一個值得關注的課題。而在網絡融合應用中,由用戶節點組成的無線網絡可被看作是一個自治域,可以直接采用因特網的路由思想,這就只需解決由Mesh路由器構成的無線核心網的路由問題。
很所資料中都對當前常見的4種Ad hoc網絡路由協議(分別是DSR和AODV兩種按需路由,以及OLSR和DSDV兩種主動路由)用于Mesh核心網的性能進行評測。比較了路由開銷、分組傳輸成功率和端到端的時延等。結果表明,由于WMN路由開銷比較小,大體上,按需路由協議比主動路由協議的性能更好,然而,由于WMN節點移動性減弱,需要增加按需路由協議的路由過期時間和路由緩存時間,以避免交換過多的路由消息而增加開銷。
在無線接入應用中,大部分是用戶節點到網關節點的業務,屬于點到點業務,網絡業務具有突發性。而在網絡融合應用中,Mesh路由器之間的業務是來自一個網絡,業務流具有聚合性,這與因特網業務有相似性,例如業務的范圍和平均的分組大小遵循24-hour模型,IP業務中大部分是TCP業務,而TCP業務中絕大部分是網頁瀏覽業務和文件傳輸業務。針對不同的業務類型特點,在區分業務類型保證服務質量的路由協議設計時需要區別對待。
Mesh路由器在網絡融合的應用中,配備有兩個以上的無線收發設備,路由協議的設計需要考慮多無線收發器、多信道等特點;而在無線接入應用中,一般則不考慮。鑒于上述問題,針對WMN網絡結構的特點以及應用的特點,基于無線自組織網絡技術的基礎,研究WMN路由技術,才可能改善WMN網絡性能。
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