论文-动态频谱网络路由选择算法

PAGEPAGE4一动态频谱网络的路由算法国内外发展现状：1针对小规模动态网络的路由协议目前，MANETWG已经公布了一系列的有关基于动态路由的草案，如动态源路由算法(DSR)、基于反向路径转发的拓扑分发协议(TBRPF)、优化链路状态路由算法(OLSR)、按需距离矢量路由算法(AODV)、临时按序路由算法(TORA)、区域路由算法(ZRP)；此外，研究还提出了许多可应用于Adhoc网络的路由协议，如目的序列距离矢量路由算法(DSDV)、无线路由协议(WRP)、陆标路由协议(LANMAR)、位置辅助路由(LAR)、鱼眼状态路由算法(FSR)。这些路由协议根据所采用的基本路由机制的不同，可分为基于链路状态的路由协议、基于距离矢量的路由协议、源路由协议及反向链路协议；按照网络逻辑结构的不同，可分为平面结构的路由协议和分层结构的路由协议；按照路由发现策略的不同，可分为表驱动路由协议、按需路由协议以及混合路由协议。2大规模动态网络选路算法的进展对于中小规模(通常为几十个节点)动态网络路由协议的研究已取得了重要进展，而大规模动态网络的路由技术是该类网络研究的一个难点，它是指可以支持数百到数千个网络节点的路由算法。国际上早期的一些初步研究结果，如Santivanez等人提出的基于链路状态法的模糊链路状态(FSLS)算法，研究了节点数为100～400时的部分性能；Woo和Singh提出了一个基于位置修正的SLURP算法，研究了节点数为50~1000时的算法性能；JinyingLi等提出了基于区域的网格(Grid)系统，研究了100~600个节点时的算法性能；RahulJain等人提出了基于地理位置的路由算法，研究10~1000个节点的算法性能。现有的路由协议或者利用全网泛洪(Globalflooding)或者利用分层的方法完成路由的发现。但是，前者由于开销太大并不适合大规模的网络；后者在分层的过程中需要交互大量信息，而且可能由于节点的移动和可用频谱资源发生变化造成性能的急剧恶化。为了克服这些缺陷NitinNahata等人提出了一种基于连接(Contact)点的适用于大规模动态网络的高效的路由发现策略。它基于“小世界(Smallworld)”的概念，采用了一种混合的方式：在节点的R跳(通常是3～5跳)范围内采用先验式的路由算法，如DSDV，而在R跳以外通过Contact点进行反应式的路由发现。Contact点是一些捷径点，它通过减小分割度来把网络划分成为一些“小世界”。3基于协同通信的路由协议BeresE,XieFang,KhandaniA等人在各自的论文中提出利用节点间的相互协作进行数据通信。它充分利用了无线电波的全向传播特性，使无线网络中的节点相互协作形成了虚拟的天线阵列来获得传统多输入多输出天线技术的空间分集增益，当前协同通信的主要方式有：编码协同，放大中继，解码中继等方式。相对于其他协同方式，编码协同方式将协同通信技术和信道编码技术相结合，在不消耗更多系统资源(带宽等)的前提下获得完全的分集增益。目前，基于协同技术的路由可大致分为两类，分别是基于能量的路由策略和基于带宽的路由策略。基于能量的路由策略主要针对单个源和目的节点的应用环境，在保证源节点发射信号在接收节点处能达到接收信噪比门限的基础上，通过为协同节点最优化地分配功率，从而达到降低网络总能量开销的目的。基于带宽的路由策略主要是通过引入协同通信技术，以最大化源节点到目的节点间路径的带宽为目标完成路由决策。协同技术在该种路由机制中主要有两种应用方式。一种是在选择好一条源到目的节点路由的基础上，通过在每一跳节点间根据对带宽的改善程度有选择地进行协同，达到提升路由传输能力的目的。这种方式可称为基于协同的路由。另一种方式是在路由选择的同时就考虑到协同技术对每跳传输带宽的影响，从而决定每跳传输是否采用协同通信技术，并选择该情况下带宽最大的路由进行数据传输。该方式称为动态协同路由。二现有动态网络路由协议的介绍和特点分析几种类型的路由协议1先验式(proactive)和反应式(reactive)2平面型(flat)和层次型(hierarchical)3单路径型(singlepath)和多路径型(multipath)4GPS辅助型(GPSAssisted)和非GPS辅助(NonGPSAssisted)型路由协议先验式路由协议网络中的主机通过周期性的交互路由信息得到所有其它主机的路由,而不管需不需要该路由进行通信。1DSDV(HighlyDynamicDestinationSequencedDistanceVectorRouting)DSDV是先验式距离向量路由协议,基于经典的Bellman-Ford路由机制,其所做的主要改进是在路由表项中包含了由目的节点指定的序列号,以区分新旧路由,并避免路由循环。其路由更新既是时间驱动的(周期性更新,可让新加入的节点及时了解网络拓扑),又是事件驱动的(可及时反应拓扑变化)。在具体环境下,需要在及时性和减少开销之间取得平衡,尤其是在不可靠环境,拓扑频繁变化的网络中,可考虑只依靠周期性更新。将更新信息分为两类:“完整”信息,包含路由表中所有信息;“增量”信息,只包含自上一次广播“完整”信息之后的更新内容。DSDV不适应快速变化的自组网,不支持单向信道。2WRP(TheWirelessRoutingProtocol)WRP(thewirelessroutingprotocol)也是先验式距离向量路由协议。WRP是在路径发现算法PFA基础上改进设计的,以减少出现环路的次数。WRP的改进之处在于当节点i监视到与邻居节点j的链路发生变化时,i会检测所有邻居节点关于倒数第二跳节点信息的一致性,而PFA只检察节点j关于倒数第二跳节点信息的一致性。在WPR中,每一个节点需要维护4个表:距离表、路由表、链路代价表、消息中继列表(MRL)。移动节点使用更新消息通知每一条链路的变化,更新消息仅在邻节点间传递。节点通过接收应答和其它消息来感知其邻节点的存在。如果一个节点没有更新消息需要发送,它必须定期发送消息以声明其存在。3FSR(fisheyestaterouting)录了到每个节点的簇头信息,并周期性地广播,表的大小取决于网络中簇的个数。路由表只维护了到每个簇的簇头的一条路由。2HSR(HierarchicalStateRouting)HSR是基于簇的LS路由协议,通过递归使用簇方法来维护一个逻辑分层结构。也由三种节点:簇头,网关,内部节点组成。节点地址格式为HID(物理节点的HierarchicalID),显示了该节点的分层拓扑信息,HID足以将分组传到网络中的任何目的节点。GPS辅助型路由协议GPS可以提供位置信息用于受限路由;提供网络定时,为装有GPS的节点提供全局同步。1GeoCast(GeographicAddressingandRouting)GeoCast允许信息被传到某一地理区域中的所有节点,地理区域可以是一点,一个圆或一个椭圆。GeoCast中有三种类型的节点:GeoHost是可接收和发送用户信息和地理位置信息的主机;GeoNode存在于子网中,将从GeoHost接收的信息转发给GeoRouter并存放从GeoRouter接收的位置信息;GeoRouter计算服务区,通过交换服务区的信息来建立路由表。2DREAM(DistanceRoutingEffectAlgorithmforMobility)DREAM是一种使用位置信息的先验式路由协议。提供了多路径的路由。每个节点通过使用从GPS获得的信息实现距离效应原则和移动率原则,从而减少路由开销。3GPSR(GreedyPe