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.