謝偉岳
【摘要】 無線-光纖混合寬帶接入網(wǎng)(WOBAN)是一種新型的具有競爭力和廣泛前景的混合接入網(wǎng)絡,其集成了EPON光纖接入網(wǎng)高速、寬帶的優(yōu)點和WMN無線網(wǎng)絡靈活、便利的長處。但需要注意的是,無線-光纖混合寬帶接入網(wǎng)對于光域互聯(lián)路由技術提出了較高的要求。基于以上,本文從無線-光纖混合寬帶接入網(wǎng)絡概述入手,探討了其路由技術。
【關鍵詞】 無線-光纖寬帶接入網(wǎng)絡 路由算法 網(wǎng)絡擁塞
一、前言
隨著多媒體技術的發(fā)展,多媒體傳輸業(yè)務被廣泛使用,人們對網(wǎng)絡通信能力的要求越來越高。就目前來看,主干網(wǎng)建設日漸完善,但“覆蓋一公里”問題則制約了網(wǎng)絡的發(fā)展。無線-光纖混合寬帶接入網(wǎng)絡集成了無線接入網(wǎng)和光纖接入網(wǎng)的優(yōu)勢,但路由技術一直是無線-光纖混和寬帶接入網(wǎng)絡的瓶頸?;谝陨希疚暮喴治隽藷o線-光纖混合寬帶接入網(wǎng)絡路由技術。
二、無線-光纖混和寬帶接入網(wǎng)絡概述
無線-光纖混和寬帶接入網(wǎng)絡(以下簡稱WOBAN)主要由前端的無線Mesh網(wǎng)和后端光纖網(wǎng)組成。光網(wǎng)絡單元ONUs是前端光纖網(wǎng)和無線網(wǎng)的分界點,其能夠實現(xiàn)光信號和無線信號的高速轉換。在WOBAN中,前端無線網(wǎng)絡為Mesh網(wǎng),后端光纖網(wǎng)為PON[1]。在Mesh網(wǎng)中,其融合了AdHoc和WLAN,現(xiàn)有的IEEE80211MAC層協(xié)議標準無法支持Mesh網(wǎng),且當前沒有專門針對Mesh網(wǎng)的路由協(xié)議標準,因此假定應用80211實現(xiàn)Mesh網(wǎng)的多跳傳輸,其最大傳輸速率為54/11/54/Mbps,單跳傳輸區(qū)域限定范圍為100米。
三、無線光纖混合寬帶接入網(wǎng)絡路由技術
3.1前端無線Mesh網(wǎng)路由算法
最短路徑路由算法和DARA路由算法是都是常見的路由算法,但二者在Mesh網(wǎng)中的應用都有著一定的局限性,本文提出了應用于WOBAN的Dijkstra算法,以此作為最短路徑選擇算法,首先提出了MHRA算法(最小跳路由算法),其以跳數(shù)為權重,之后提出了MDRA算法(最小時延路由算法),期以時延作為權重,下面來進行具體分析。
3.2MHRA算法
1)建立網(wǎng)絡連接矩陣
將WOBAN實際網(wǎng)絡拓撲結構進行抽象,得到25×25階的連接矩陣B,如果B(i,j)=1,則代表節(jié)點i到節(jié)點j之間存在直接連通鏈路,鏈路權重固定,始終為1,如果B(i,j)=0,則代表節(jié)點i和節(jié)點j之間沒有直接連通鏈路。
2)建立最短路徑表
根據(jù)權重矩陣,對每一個節(jié)點通往其他節(jié)點都建立最短路徑表,通過Dijkstra算法來選擇最短路徑。
3)信息統(tǒng)計
用戶信號包到達最近路由器的時候,則此最近路由器成為源節(jié)點,在用戶信號包中,對其目的節(jié)點有著明確,一旦目的節(jié)點進入到光網(wǎng)絡中,則應當選擇所要進入光網(wǎng)絡的網(wǎng)絡單元ONUs作為目的節(jié)點,如果用戶信號包中信息數(shù)據(jù)的目的節(jié)點是其他用戶,則選擇該用戶的路由器作為目的節(jié)點[2]。當數(shù)據(jù)到達源節(jié)點的時候,其會在已經(jīng)建立好的最短路徑表中選擇一個到達目的節(jié)點的最短路徑,之后直接進行發(fā)包處理,統(tǒng)計每一個用戶信號包的延時信息,為之后的仿真數(shù)據(jù)比較提供數(shù)據(jù)支持。
3.3MDRA算法
1)廣播鏈路狀態(tài)
將當前用戶信號包密度λi、有效鏈路容量Ci等信息周期性的發(fā)布到?jīng)]一條鏈路i中,在DARA算法中,根據(jù)節(jié)點相鄰鏈路的數(shù)量來實現(xiàn)對有效鏈路容量Ci的平均分配。
2)預測鏈路狀態(tài)
對于每一條鏈路i來說,對其用戶信號包密度進行預測,估計保密度為λiest,在鏈路權重系數(shù)確定的過程中會應用到λiest,一直到下次鏈路狀態(tài)更新。
3)鏈路權重確定
在確定鏈路權重的過程中,需要應用到λiest,鏈路i權重為Wi,其確定公式為:
4)鏈路計算
建立連接矩陣,方法與MHRA算法連接矩陣建立方法一致,對B(i,j)=1的鏈路進行權重賦值,之后根據(jù)Dijkstra算法來確定最短路徑。
5)信息統(tǒng)計
根據(jù)節(jié)點用戶信號包的發(fā)包數(shù)量,在路徑計算過程中確定了經(jīng)過節(jié)點,在經(jīng)過節(jié)點進行鏈路狀態(tài)的更新,對各個用戶數(shù)據(jù)包的延時進行統(tǒng)計。
MHRA算法在負載較輕環(huán)境下時延性能更優(yōu)良一些,但隨著負載的增加,MDRA算法時延性能更好,能夠有效實現(xiàn)負載平衡,不會在個別路徑集中網(wǎng)絡,造成網(wǎng)絡擁塞。
四、結論
本文以Dijkstra算法為基礎,將其應用到WOBAN的前端無線Mesh網(wǎng)絡中,實現(xiàn)了MHRA算法和MDRA算法,并結合仿真結果分析了兩種路由算法的性能,隨著負載的增加,MDRA算法的應用值得考慮。
參 考 文 獻
[1]索凱華.無線-光纖混合寬帶接入網(wǎng)絡路由技術研究.浙江工業(yè)大學,2012
[2]馬應平等, WOBAN中最短路徑Dijkstra路由算法.軍事通信技術,2012