【摘 要】移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)屬移動(dòng)分布式多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，其具備極強(qiáng)的自組織能力。此類網(wǎng)絡(luò)形式在諸多領(lǐng)域（環(huán)境監(jiān)測(cè)、國(guó)家安全、空間探索、交通管理等）內(nèi)皆具有非常理想的應(yīng)用價(jià)值。本文簡(jiǎn)述了通信量干擾模型的實(shí)現(xiàn)，分析了通信量相關(guān)干擾感知路由協(xié)議。

【關(guān)鍵詞】移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò) 通信量 路由協(xié)議

移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)一直受到相關(guān)干擾的影響，使得網(wǎng)絡(luò)能量消耗、網(wǎng)絡(luò)吞吐量、網(wǎng)絡(luò)壽命等性能始終得不到保證。本文基于通信量干擾模型引入了移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)通信量相關(guān)干擾感知路由協(xié)議（TIR），以期改善移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的綜合性能。

一、通信量干擾模型的實(shí)現(xiàn)

移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的通信量是實(shí)現(xiàn)通信量干擾模型的前提條件，但因受到網(wǎng)絡(luò)沖突、節(jié)點(diǎn)移動(dòng)等事件的影響，獲取各節(jié)點(diǎn)的通信量具有極大的難度系數(shù)。因此，本文引入平均包發(fā)送率函數(shù)式：

上述函數(shù)式的提出思路為：自MAC層開始，各節(jié)點(diǎn)便開始收集并記錄下相關(guān)的通信量信息，由此獲得若干節(jié)點(diǎn)包發(fā)送率（即，，，……，），此時(shí)求出最近n秒內(nèi)包發(fā)送率的均值。其中，n與平均包發(fā)送率對(duì)各節(jié)點(diǎn)的通信量的反映效果呈正相關(guān)，但若n值異常大或異常小，其往往會(huì)制約平均包發(fā)送率對(duì)通信量動(dòng)態(tài)變化的反映效果。由此可見，n值過(guò)大有悖于移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)分布特點(diǎn)；n值過(guò)小會(huì)加劇突發(fā)數(shù)據(jù)對(duì)通信量的不良影響。那么，n值應(yīng)該被控制在一定的范圍內(nèi)。

本文引入RIS/CTS控制包，旨在實(shí)現(xiàn)通信干擾模型。RIS/CTS控制包具有如下優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)難度系數(shù)小、實(shí)現(xiàn)成本低；簡(jiǎn)化了節(jié)點(diǎn)與其附近節(jié)點(diǎn)的聯(lián)系（實(shí)現(xiàn)了發(fā)送活動(dòng)與廣播通信量信息同步），由此控制了信息重復(fù)交換的次數(shù)、確保了對(duì)通信量動(dòng)態(tài)變化的反映效果、保證了各節(jié)點(diǎn)獲取通信量信息的及時(shí)性。通信量干擾模型的實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：

把TF（標(biāo)志位）和T（儲(chǔ)存待交換的通信量信息）字段增加到RTS包內(nèi)，如果RTS包自身含有通信量信息，記為1；如果沒(méi)有，記為0。MAC層應(yīng)準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)出待發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)目，以便提取通信量。把各節(jié)點(diǎn)的計(jì)時(shí)器皆設(shè)定為1s。計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)可反映出數(shù)據(jù)包的數(shù)目，計(jì)時(shí)器超時(shí)可反映出前1s內(nèi)數(shù)據(jù)包的發(fā)送率，再結(jié)合上述函數(shù)式獲得某節(jié)點(diǎn)處的平均通信量T。待某節(jié)點(diǎn)首次接收到RTS包后，若TF為1，便可直接獲取RTS包被通信量信息，但該節(jié)點(diǎn)尚需另一計(jì)時(shí)器，以便統(tǒng)計(jì)出前1s內(nèi)鄰近節(jié)點(diǎn)通信量加權(quán)總和，由此獲得此節(jié)點(diǎn)的干擾值。

二、通信量相關(guān)干擾感知路由協(xié)議

利用通信量干擾模型可準(zhǔn)確獲取移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的干擾值，此時(shí)通過(guò)通信量相關(guān)干擾感知路由協(xié)議可有效實(shí)現(xiàn)此類干擾的降低。由通信量最小干擾路由協(xié)議TIR可知，平均鏈路干擾感知路由協(xié)議ALIR類似于選路機(jī)制。通信量最小干擾路由協(xié)議建立的基礎(chǔ)是DSR協(xié)議，類似于DSR協(xié)議的路由機(jī)制包括路由維護(hù)與路由發(fā)現(xiàn)，兩者的分本區(qū)別由路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程體現(xiàn)出來(lái)。下文具體介紹了此過(guò)程：

（一）此類協(xié)議要求把一個(gè)干擾值I字段分別添加到路由應(yīng)答包和路由請(qǐng)求包內(nèi)，旨在存儲(chǔ)相關(guān)干擾值。把一個(gè)干擾值I字段添加到各節(jié)點(diǎn)的路由表內(nèi)，旨在存儲(chǔ)相關(guān)干擾信息。

（二）路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程體現(xiàn)了路由請(qǐng)求包利用干擾值I字段準(zhǔn)確記錄下了整個(gè)發(fā)現(xiàn)過(guò)程各節(jié)點(diǎn)的干擾值。待路由請(qǐng)求包抵達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)后，就全部中間節(jié)點(diǎn)的干擾值做求和處理，由此獲得此路徑的干擾值。如果移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)內(nèi)分布著一條由節(jié)點(diǎn)至節(jié)點(diǎn)的多跳路徑，那么此多跳路徑的干擾值計(jì)算函數(shù)式為：

此時(shí)利用此多跳路徑的長(zhǎng)度（或跳數(shù)）n，求得平均干擾值Metric，其中平均干擾值Metric滿足如下函數(shù)式：

（三）通常情況下，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收的路由請(qǐng)求包皆可用來(lái)表示一條由源節(jié)點(diǎn)至目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的可能路徑，而路由請(qǐng)求包的干擾值字段皆可反映出各條路徑所涵蓋的干擾值信息。此時(shí)，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)可就各路由請(qǐng)求包生成與之對(duì)應(yīng)的路由應(yīng)答包，以此把此路徑所有的路由信息和此路徑的平均鏈路干擾值完整地返向源節(jié)點(diǎn)。平均鏈路干擾值通常被儲(chǔ)存到路由應(yīng)答包的干擾字段I內(nèi)。

（四）待路由應(yīng)答包到達(dá)源節(jié)點(diǎn)后，即把此路徑信息和路徑的平均鏈路干擾值全部記錄到對(duì)應(yīng)的路由表內(nèi)，若源節(jié)點(diǎn)路由表內(nèi)記錄了目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的發(fā)送路徑，則源節(jié)點(diǎn)僅需選中一條平均鏈路最小干擾值，由此轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)便可完成數(shù)據(jù)包的發(fā)送。

（五）要實(shí)現(xiàn)路由協(xié)議的自適應(yīng)性，即路由協(xié)議對(duì)通信量分布和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化的適應(yīng)，一方面需要選擇類似于DSR協(xié)議的路由維護(hù)機(jī)制，另一方面需要新協(xié)議定期清空全部節(jié)點(diǎn)的路由表，此時(shí)再發(fā)起一次路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程，由此實(shí)現(xiàn)路由更新。

三、討論

現(xiàn)階段，移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)信道接入?yún)f(xié)議多為單信道，其中單信道在解決干擾問(wèn)題方面具有極大的局限性，而基于單信道的通信量干擾模型必然存在某種局限性?；诖?，本文認(rèn)為有必要有效突破單信道的束縛，即考慮把多信道接入?yún)f(xié)議用來(lái)解決通信量干擾問(wèn)題?？傮w而言，目前移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)通信量相關(guān)干擾感知路由協(xié)議存在極大的局限性，有待對(duì)其深入研究和優(yōu)化升級(jí)。

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作者簡(jiǎn)介：

劉曉春，1981年10月出生，現(xiàn)就職于張家口移動(dòng)公司。