卜武
【摘要】近幾年來我國的無線通信技術(shù)與計算機技術(shù)都獲得了飛速發(fā)展,高動態(tài)無線自組網(wǎng)也獲得了廣闊的發(fā)展前景,并在各個行業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。在節(jié)點快速移動過程中,構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)需要較長的時間,無法確保數(shù)據(jù)端到端傳輸時延,同時也會造成較大的網(wǎng)絡(luò)開銷。而采用合理的無線自組網(wǎng)路協(xié)議可有效解決以上問題。綜上所述,本文將對高動態(tài)無線自組網(wǎng)路由協(xié)議設(shè)計策略展開簡單的分析,以期將路由結(jié)果進行優(yōu)化。
【關(guān)鍵詞】高動態(tài)無線自組網(wǎng);路由協(xié)議;設(shè)計策略;分析
前言:各界學(xué)者對無線自組網(wǎng)路由協(xié)議設(shè)計進行大量的研究,主要是滿足不同需求設(shè)計相應(yīng)的路由協(xié)議,以此來確保無線自組網(wǎng)路的正常運行。本文主要針對高動態(tài)背景下,各個運動節(jié)點在自組網(wǎng)路中的運行過程進行分析,并提出將分簇路由協(xié)議作為基礎(chǔ)的設(shè)計策略,以期幫助無線自組網(wǎng)路可以盡快適應(yīng)節(jié)點的高速運動及其他變化。
一、高動態(tài)無線自組網(wǎng)路由協(xié)議設(shè)計策略
在設(shè)計路由協(xié)議過程中,可采用混合式路由協(xié)議的方式進行設(shè)計,并將主動、被動式路由協(xié)議互相結(jié)合。簇作為其中的重要組成部分,在其內(nèi)部的全部節(jié)點周期都含有全面的路由協(xié)議信息[1]。通過路由協(xié)議的設(shè)計確保在簇內(nèi)通信相應(yīng)的時間范圍內(nèi),以主動式路由協(xié)議進行維護。對于簇的外部來說,將路由協(xié)議作為基礎(chǔ),將節(jié)點中含有數(shù)據(jù)包時將其發(fā)送,但并不包括該節(jié)點時,其中的成員節(jié)點會向簇首發(fā)送路由的請求信息。
(一)網(wǎng)絡(luò)運行過程
在高動態(tài)無線自組網(wǎng)運行的過程中,會使節(jié)點的運行狀態(tài)發(fā)生變化,可將其分為以下幾種類型:第一,節(jié)點不明確:在節(jié)點在入網(wǎng)初期時,其主要特征便是沒有明確身份。第二,成員節(jié)點,其主要是作為普通的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。第三,簇首節(jié)點。通過動態(tài)化的選擇方式,簇首節(jié)點的主要作用便是將簇內(nèi)部的路由表與臨近的簇表提供維護。第四,簇間網(wǎng)關(guān)節(jié)點。利用動態(tài)化的選擇方式,其遵循的選取原則為橫跨臨近簇數(shù)目較多,且各個臨近的簇都需要進行動態(tài)化選擇,選取最終的簇間網(wǎng)關(guān)節(jié)點。
高動態(tài)無線自組網(wǎng)在運行過程中,會對以下幾種消息類型進行處理:第一,Hello消息。Hello消息的發(fā)出源頭為節(jié)點,可用于鄰居的發(fā)生過程。在Hello消息中還包含節(jié)點位置、節(jié)點身份[2]、節(jié)點鄰居數(shù)目。第二,本地拓撲通告消息。通過此種消息類型,在簇的內(nèi)容完成交互,可將其用在簇內(nèi)路由表的建立,其中還包含節(jié)點位置、節(jié)點鄰居、鄰居位置列表等。第三,簇拓撲通告消息。該類消息會在簇與簇首之間形成拓撲通告,包含簇首位置、中繼位置、簇成員數(shù)目等。第四,路由請求消息。消息會與未知路由的目的節(jié)點形成通信,如果與其通信的節(jié)點屬于成員節(jié)點,則會對簇首進行路由請求消息的發(fā)送。如果節(jié)點類型屬于簇首節(jié)點,則會對簇間網(wǎng)關(guān)節(jié)點對路由請求消息進行發(fā)送。
(二)網(wǎng)絡(luò)搜索
在站點建立完成之后便可以對當前網(wǎng)絡(luò)進行搜索,若果接受到由網(wǎng)絡(luò)成員所發(fā)送的消息則說明網(wǎng)絡(luò)成立,可以開始建立簇首信息,將通信密鑰獲取,最終將成員入網(wǎng)完成。如果并沒有受到來自網(wǎng)絡(luò)成員所發(fā)送的消息,則說明不存在網(wǎng)絡(luò)。這時需要發(fā)起相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)建立,并讓自身成為簇首,之后通信密鑰便會生成,還會生成相應(yīng)的安全參數(shù)。
(三)入網(wǎng)運行
在站點加入相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)之后,便可以與網(wǎng)絡(luò)之中的各個成員形成通信狀態(tài),并對路由以及簇拓撲結(jié)構(gòu)進行維護。
(四)簇首的拓撲維護
在網(wǎng)絡(luò)成員脫離通信狀態(tài)之后,或是沒有接收到網(wǎng)絡(luò)成員的信息,便將這種情況視作離開簇,簇首則會將該成員的相關(guān)消息進行刪除。在成員加入網(wǎng)絡(luò)中之后,便會收到該成員發(fā)出的新節(jié)點通信消息,簇首便會增加該成員的通信消息。
(五)簇成員拓撲維護
在簇首離開之后,如果在規(guī)定時間范圍內(nèi)沒有接收到簇首發(fā)送的消息,或是簇首自行推出網(wǎng)絡(luò),將這種情況視作為簇首離開簇,簇成員將會選取出新簇首將之前的簇首進行取代。
二、分簇首的形成與維護策略
在高動態(tài)無線自組網(wǎng)開始正常運行之后,會開始形成簇。各個簇的組成結(jié)構(gòu)為各個節(jié)點,且各個簇為一個簇首節(jié)點構(gòu)成。無論是簇首節(jié)點還是簇內(nèi)部的節(jié)點都為鄰居狀態(tài)。在網(wǎng)絡(luò)開始成立之初便會形成簇,而多個簇的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)開始形成時會由以下幾個步驟組成。第一,由節(jié)點開始發(fā)送Hello消息,此時的初始狀態(tài)并沒有確定。第二,簇首在接收消息之后便會觸發(fā)相應(yīng)的機制[3],并對Hello消息進行發(fā)送,或是將本地拓撲通告消息發(fā)送出去。第三,簇發(fā)送Hello消息之后將會由節(jié)點接收,并將節(jié)點的狀態(tài)更換為成員,使其加入到簇的內(nèi)部中。第四,由于節(jié)點鄰居的數(shù)目在網(wǎng)絡(luò)中是最多的,因此會將本節(jié)點作為簇首節(jié)點。第五,在經(jīng)一定時間之后,若是簇首、節(jié)點并沒有發(fā)送其他消息,便會將節(jié)點的身份更換為簇首。
在對簇進行維護的過程中,主要是由于網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化,從而對簇結(jié)構(gòu)進行維護。造成網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的主要原因為網(wǎng)絡(luò)中有新的節(jié)點加入、節(jié)點從簇的內(nèi)部離開、簇首離開等。
全網(wǎng)絡(luò)簇拓撲結(jié)構(gòu)在運行過程中,會將簇拓撲通告消息進行接收,并將跳數(shù)范圍確定,確保簇首以及其他成員的消息可及時到達。在簇拓撲表中主要包含的信息為簇拓撲消息,應(yīng)對其中存在的兩個表進行維護:第一,鄰居簇表。對鄰居簇表進行維護的對象為簇首,其主要作用是將簇首的各項信息進行記錄,其中信息內(nèi)容包含簇首位置、簇間網(wǎng)關(guān)位置等。第二,簇拓撲表。簇拓撲表的維護與建立工作主要由簇首來完成,簇首會對簇拓撲通告消息進行發(fā)送,并通過與各個簇相關(guān)聯(lián)的節(jié)點。簇間網(wǎng)關(guān)節(jié)點會將高動態(tài)無線自組網(wǎng)絡(luò)中的各個簇首與成員發(fā)出的消息進行記錄,主要包含簇首位置、下一跳簇首位置等。
結(jié)語:在對高動態(tài)無線自組網(wǎng)路由協(xié)議進行設(shè)計的過程中,應(yīng)將高動態(tài)無線自組網(wǎng)的實際運行狀態(tài)以及運行特點作為基礎(chǔ),對路由協(xié)議的模式進行合理選擇,才能確保數(shù)據(jù)傳輸符合網(wǎng)絡(luò)所處理各項業(yè)務(wù)的需求。另外,應(yīng)將簇間路由協(xié)議設(shè)計不斷優(yōu)化,確保其不會受到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點產(chǎn)生的不良影響,將路由協(xié)議設(shè)計方案不斷完善與優(yōu)化,促進高動態(tài)無線自組網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展。
參考文獻:
[1]王文弢,卿利. 高動態(tài)無線自組網(wǎng)路由協(xié)議設(shè)計[J]. 電訊技術(shù),2012,05:804-807.
[2]毛曉峰. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與車載自組網(wǎng)路由技術(shù)研究[D].復(fù)旦大學(xué),2008.
[3]孫亞明. 車載自組網(wǎng)路由協(xié)議研究[D].杭州電子科技大學(xué),2014.