Ad Hoc 网络路由协议

Ad Hoc 网络路由面临的问题

在设计Ad Hoc 网络路由协议时,我们首先要明确可能面临的问题:
(1)路由信息不易获得:定期交换路由信息的开销大、网络资源有限,并且必须被所有节点共享、节点资源(电池、CPU)等有限、也许不能接收到所有的路由信息。
(2)路由信息不完整:移动和分区很难将信息分发到一个没有固定成员网络的所有节点。
(3路由信息可能过期:不可能连续地或者立即交换信息、节点随时移动、无线传播变化大。

MANET(Mobile Ad Hoc Net)对路由协议的需求

收敛迅速、提供无环路由、控制管理开销小、对终端无过高要求、支持单向信道、尽量简单实用。

为什么不能把传统的路由协议直接用于Ad Hoc 网络呢?

(1)Ad Hoc 网络具有动态变化的网络拓扑结构,可能有节点加入、离开、移动的情况,这样的话路由算法还未收敛,网络拓扑结构就发生变化。
(2)Ad Hoc网络的系统带宽、能量等资源是有限的,传统的路由协议会周期性地通告,这样的话会严重降低系统的性能。
(3)Ad Hoc需要间歇性的网络分割,传统的路由协议用于Ad Hoc网络容易形成回路。
(4)Ad Hoc是支持单信道无线传输的,而传统路由协议一般假设链路是对称的。

Ad Hoc 路由协议的性能指标

(1)端到端数据吞吐量和延时 ,反映了数据的传输质量。
(2)路由获取时间-有数据要发送到发送出去的时间。
(3)乱序分组发送率-衡量无连接路由协议应用于需要有序发送的传输层协议。
(4)路由协议的效率-路由控制消息/发送数据。

Ad Hoc 路由分类结构

组网3.2——Ad Hoc 网络路由协议
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组网3.2——Ad Hoc 网络路由协议

|| 表驱动(Table Driven)/ 先应式(Proactive)路由

what? 每个节点维护到网络中所有其它节点的路由、所有节点都已存在并且随时可用。
feature? 路由延时小,但是路由开销大。

@ DSDV(Destination-Sequenced Distance Vector)

※ 先应、逐跳转发、DV

※ 传统DV的不足?
开销大;可能出现环路——浪费网络带宽、为消除环路需要额外开销、 对拓扑变化适应慢。

※ feature?
(1)利用目的地***来解决无穷计数问题。
(2)路由更新——周期性通告、检测到链路变化就突发性通告。
(3)简单易实现(RIP的优点)
(4)用于对称链路。

※ 如何解决无穷计数问题呢?

思考环路问题解决的关键是什么??是传递信息的不全,无法区别路由表项的新旧。

解决办法:设置目的***——每个节点设置***(路由通告携带***),各节点只保存最新***的目的表项。

组网3.2——Ad Hoc 网络路由协议
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※ 通告机制 ?
(1)周期性通告与突发性通告——尽快通告路由变化
(2)整体通报与增量通报(减少路由开销)——局部采用增量通报
(3)限制不稳定的路由通报,防止路由震荡。

※ 什么是路由震荡以及如何解决这种问题??

组网3.2——Ad Hoc 网络路由协议
组网3.2——Ad Hoc 网络路由协议

@ FSR : Fisheye State Routing Protocol

L-S、减少路由开销。

※ 基本思想: 局部拓扑、了解远地拓扑。不使用flooding。时间驱动代替事件驱动。

※ Fisheye技术: 不同距离节点的链路状态路由表项的交互频率不同:与近距离节点的链路状态的交互频率高,维护精确的拓扑信息;与远距离节点的链路状态的交互频率低,拓扑不精确。

组网3.2——Ad Hoc 网络路由协议

※ 存在问题??

(1)路由不是全局最优——远离目的节点时,路径信息不全面准确。
(2)不适用于规模较大的网络——收敛时间长、存在许多不稳定的路由。

|| 按需(On-demand)/ 反应(Reactive) 路由

what? 源节点根据需要通过路由来发现过程来确定路由,控制消息采用洪泛(Flooding)方式。

feature?路由延时大,但是路由开销小。

※ 实现技术: 源路由(分组携带完整的路由信息)
逐跳(Hop-by-Hop)路由

比如 DSR、AODV、DYMO协议

※ 什么是数据洪泛??有什么优缺点??

组网3.2——Ad Hoc 网络路由协议
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组网3.2——Ad Hoc 网络路由协议
组网3.2——Ad Hoc 网络路由协议
优点:
(1)简单
(2)当信息传输需求足够低时,可能比其他协议更高效——因为其他协议所产生的显式路由发现、维护的开销是相对较高的
(3)潜在的更高的数据传输可靠性——因为分组可能会通过多条路径传输到目的地。

缺点:
(1)潜在的高开销——数据分组可能会被传输到太多并不需要接受它的节点。
(2)潜在的数据传输的低可靠性——潜在的冲突

所以,基于上述内容,许多协议执行控制分组洪泛,而不是数据分组:
控制分组是发现路由的,发现路由后用于发送数据。

|| battle一下~

组网3.2——Ad Hoc 网络路由协议

|| 两者杂交体——混合路由

组网3.2——Ad Hoc 网络路由协议
|| 其他分类

地理定位辅助路由协议——能提高路由性能,适合拓扑结构高度动态变化(比如车联网),缺点是实现成本高,路由协议比较复杂。

典型的有 LAR、DREAM、GPSR、DV-MP、FORP等

多路径路由协议——优点是以低成本提供足够的冗余度,平衡网络负载,提高分组交付的可靠性,缺点是复杂度高,开销大。

典型的有 AOMDV、SMR、MP-DSR、MSR、TBRPF、CHAMP。

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