现代通信技术课程10

1、4、 网络路由协议原理 4.1 有线路由协议 4.2 无线路由协议 4.3 机会路由协议 现代通信技术课程现代通信技术课程 主讲：宋梁，主讲：宋梁，LSONGIEEE.ORGLSONGIEEE.ORG QQQQ群：群：314945874 2012015 5-201-2016 6 章节概览 4.3.1 机会路由简介 4.3.2 机会路由的协作机制 4.3.3 候选节点的选择 4.3.4 已有的机会路由协议 4.3.5 机会路由所面临的挑战 4.3.6 总结 2 无线传感网的应用 户外监测 3 无线传感网的应用 室内监测 4 机会路由简介 近年来，无线网络在生活中的应用场景越 来越丰富，并且不断有

2、新的应用被挖掘出 来，但是无线网络的潜能并没有被充分的 挖掘出来。大多数网络路由协议都是基于 传统有线网络改进而来，从而忽略了无线 网络的广播特性，错失了许多无线网络可 能带来的许多优点。 5 机会路由的提出 对于传统的路由协议而言，由于发展自有线 网络，所以在数据发送之前，数据的传输 路径就已经确定。由于无线链路的不稳定 性，这种方式对于无线网络来说这无疑是 不可靠的。2005年，MIT的CSAIL实验室 提出了机会路由的概念。 6 机会路由的基本思想 充分利用了无线网络的广播特性 7 机会路由的基本思想 RTS 8 机会路由的基本思想 CTS 9 机会路由的基本思想 确定候选节点集以及避免

3、重复传输 10 机会路由的基本思想 从源节点传输数据到目的节点，对于传统 的路由协议，可能会将路径设置为 src-B-D-dst，但是由于无线传 输的广播特性和链路的不确定性，B节点 并没有收到源节点发来的信息，C节点却 收到了。那么这次传输对于传统路由来说 就失败了。 11 机会路由的基本思想 但是，机会路由则将其视为一次幸运的传 输，C明显比B距离目的节点要近一些。 在机会路由中，C节点将会承担下一步的 传输任务，接着将数据传输下去。也就是 说机会路由的下一条地址在数据传输之前 是不确定的，数据传输后，所有收到数据 的优先级最高的节点才会成为路径的下一 跳。 12 章节概览 4.3.1 机

4、会路由简介 4.3.2 机会路由的合作策略 4.3.3 候选节点的选择 4.3.4 已有的机会路由协议 4.3.5 机会路由所面临的挑战 4.3.6 总结 13 机会路由的两个基本组成要素 合作策略和候选节点集的选择是设 计机会路由的两个必要组成部分。 14 机会路由的合作策略 从发送者的角度来说，合作策略用于挑选 出最佳的候选节点。 对于候选节点来说，合作策略用来决定节 点的当前状态和是否传输收听到的数据包 以及何时传输数据包。 15 机会路由的合作策略 已有的合作策略根据运行机制的不同可以 分为三类：定时器（Timer），令牌（ Token），网络编码（Network coding ） 1

5、6 基于定时器的路由策略 发送数据包前，源节点会根据一个测量方 法确定一个候选节点集，并且给候选节点 集中的节点做一个优先级排序。节点在收 到数据包后，会根据自己的优先级排序设 置定时器以等待比自己优先级高的节点发 送数据。待定时器设定的时间到达，则开 始发送数据。即，第i个节点会在第i个时间 间隙发送数据包。 17 基于定时器的路由策略 基于定时器策略的路由协议实施起来较为简 单，也是第一次提出机会路由概念是所用 的策略。最大缺点是重复传输，因为传输 数据的节点不能保证所有的候选节点收到 他的确认信息，从而造成低优先级的节点 重复传输数据。 代表路由：ExOR （Extremely Oppo

6、rtunistic Routing） 18 基于令牌的路由策略 在基于令牌策略的路由中，只有拿到令牌 的节点才能传输数据，从而完全避免了数 据的重复传输，但是这样又增加了控制包 的开销。 代表算法：Economy 19 基于网络编码的路由策略 在这种策略中，原始数据被分割成数据段 ，然后进行线性编码。当目的节点收到足 够多的数据段后即可解码出原始数据。 代表路由：MORE 20 基于网络编码的路由策略 网络编码示意图 P1，P2为源节点进行线性编码后的数据包，P3为R1收 到其中一个数据包后再一次线性编码的数据包，P4为R2 将收到的两个数据包进行在编码后的包。目的节点在收 到P3，P4后可解

7、码出原始数据 21 章节概览 4.3.1 机会路由简介 4.3.2 机会路由的合作策略 4.3.3 候选节点的选择 4.3.4 已有的机会路由协议 4.3.5 机会路由所面临的挑战 4.3.6 总结 22 候选节点集的选择 候选节点集的确定可以进一步划 分为候选节点集的筛选和候选 节点的排序 23 候选节点的筛选 候选节点越多，链路的传输性能会越好，但 是同时也会增加通信成本，并且产生重复 传输，所以候选节点的数量应该控制在合 适的范围内。 24 候选节点集的筛选 如图，假设每条链路 的PDR值为80%， 随着候选节点的增加 ，虚拟链路的PDR 也随之增加，但是增 加的幅度越来越小， 再增加节

8、点反而会降 低网络的性能，因为 节点间的协商通信花 销会增加很多。 25 候选节点的优先级排序 候选节点的排序用于确定到达目 的节点的最佳路径 节点优先级的排序有多种测量方法，如传 统路由中的距离向量法，或是简单的跳数 都可以作为选定优先级的测量方法。 26 候选节点的优先级排序 另外，最新提出的更加适用于机会路由的 度量方法有 ETX（expected number of transmissions）和 ETT(expected transmission time) 27 利用ETX进行节点的优先级排序 ETX为期望传输次数，即一个节点要成功把 一个报文发送到一个目标节点所期望的转 发次数。

9、ETX越小，说明该节点把报文传 输给目标节点所需要转发的次数少，消耗 小，成功概率高。 28 利用ETX进行节点的优先级排序 ETX值与路径的选择有关。如图所示，选择 路径A-B-C-D，则A到D的ETX值为 1/0.9+1/0.9+1/0.9=3.3次；而若选择路 径A-C-D，则A到D的ETX值为 1/0.4+1/0.9=3.6次。 29 利用ETX进行节点的优先级排序 上图中，节点A到节点D最短路径的ETX值为 3.3，而节点B到节点D的最短路径ETX值为 2.2，所以节点B属于节点A到节点D的候选 节点集。途中节点的优先级从高到低依次 排序为：DCBA.即当这些节点都收到数 据包时，节

10、点D的优先级最高。 30 章节概览 4.3.1 机会路由简介 4.3.2 机会路由的协作机制 4.3.3 候选节点的选择 4.3.4 已有的机会路由协议 4.3.5 机会路由所面临的挑战 4.3.6 总结 31 已有的机会路由概览 2005年，ExOR作为首个机会路由被提出 ，在机会路由领域具有奠基者的作用，接 着另一个基于定时器的OR协议SOAR被提 出，SOAR的最大特点是它的候选节点是 由源节点和中继节点共同决定的。 32 已有的机会路由概览 2007年，MORE作为第一个基于网络编 码的机会路由被提出。MORE在PC终端上 已经被证明是可行的。虽然MORE不再需 要额外的协商信息，但是

11、在数据串长度上 还有限制，并且仍然存在冗余数据包。 接着，CodeOR,SlideOR等在数据串长度 没有限制的协议相继被提出。 33 已有的机会路由概览 Economy是唯一应用令牌机制的机会路由 协议。它的主要优点在于完全避免了重复 数据包的传输。 34 章节概览 4.3.1 机会路由简介 4.3.2 机会路由的协作机制 4.3.3 候选节点的选择 4.3.4 已有的机会路由协议 4.3.5 机会路由所面临的挑战 4.3.6 总结 35 机会路由所面临问题与挑战 基于令牌的机会路由增加了网络中的控 制信息，基于网络编码的机会路由冗余 信息过多。通过比较，我们可以从中看 出每种路由的潜力，并做进一步的研究 和改进。 36 机会路由所面临问题与挑战 对于大多数无线网络来说，能耗问题是 一个至关重要的问题，在设计路由协议