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1、第39卷 第10期 2002年10月 计 算 机 研 究 与 发 展 JOURNAL OF COM PU TER RESEARCH AND DEV ELOPM EN T Vol139 No110 Oct 2002 原稿收到日期 2001204205 修改稿收到日期 2002206210 本课题得到国家重点基础研究发展规划项目基金 G1998030402 及江苏省自然科学基金 BK99013 资助 MANET路由协议研究进展 周伯生 吴介一 张飒兵 东南大学C I M S中心 南京 210096 国家电力公司苏州热工研究所 苏州 215004 zhoubosheng hotmail com 摘
2、要 MAN ET mobile ad2hoc network 是独立的网络自治系统 不依赖于固定主干网 但可以与其配合 该系 统能快速部署到位 建立起一套完整 强大 高抗毁的网络通信系统 提供有效的数据和多媒体通信服务 MAN ET 使用无线通信技术 所有主机均可以移动 主机间以无线链路连接 为了进行有效通信 必须在移动主机间建立合 适的路由 回顾了MAN ET路由技术的研究进展 并对有关路由协议进行了评述 这些协议涵盖了目前能见到的绝 大部分类型的MAN ET路由协议 关键词 MAN ET ad hoc网络 路由协议 分组无线网络 中图法分类号 TP393 17 A REVIEW OF RO
3、UTING PROTOCOLS FORMOBI LE AD HOC NET WORKS ZHOU Bo2Sheng WU Jie2Yi and ZHAN G Sa2Bing R esearch Center of CIM S S outheast U niversity N anjing210096 T herm al Eng ineering Institute of S tate Pow er Corporation of China S uzhou215004 Abstract A MAN ET mobile ad2hoc network is an autonomous infrast
4、ructureless network system of mobile hostsw hich are connectedw ith each other via w ireless links The goalof such a MAN ET is to instantly deploy a pow erful network communication system w ith robustness to provide efficient services for data and multi media applications Efficient routesmust be cre
5、ated in order to support communications betw een mobile hosts In this paper the progressof the routing technologies is surveyed and various routing protocols are described and evaluated w hich cover most types ofMAN ET routing protocols Key words MAN ET ad hoc networks routing protocol packet radio
6、network 1 引 言 在某些特殊的场合如战场和一些缺少通信基础 设施的地方 需要短时间内组建起功能强大的移动 多媒体通信网络 以满足数据 图像 音频和视频等 内容的通信要求 传统的固定网络和蜂窝无线网络 并不适合这些场合 而移动ad hoc网络 mobile ad hoc network MAN ET 技术就是应这种需求诞生 的 无线网络通常可分为两种类型 一种是通常所 说的蜂窝无线网络 它由移动节点 固定基站和有线 主干网组成 移动节点与基站间的连接是 一跳 的 因此又被称为单跳无线网络 当移动节点离开原来 1995 2004 Tsinghua Tongfang Optical Dis
7、c Co Ltd All rights reserved 的基站覆盖范围进入新的基站范围时 将发生一个 切换 过程 另一种无线网络就是本文要讨论的移动ad hoc 网络 也称移动自组网络或无线分组网络 20世纪70 年代初 时值冷战高峰 出于对未来战争的需要 美国 国防部高级研究计划局 DARPA 启动了DARPA PRN ET M obile Packet Radio N ETwork 1 计划 开始研究移动分组无线网络 PRN ET 但受技术等 因素的限制 DARPA PRN ET在当时未能达到实 用化程度 MAN ET即由DARPA PRN ET演化而 来 近年来 随着无线通信技术和计算
8、机技术的飞速 发展 为MAN ET向实用化方向迈进创造了条件 MAN ET是独立的网络自治系统 2 不依赖于 固定主干网 但可以与其配合 或基站 该系统能快 速部署到位 建立起一套完整 强大 高抗毁的网络 通信系统 提供有效的数据和多媒体通信服务 MAN ET使用无线通信技术 所有主机均可以自由 移动 主机间以无线链路连接 由于无线信号所能覆 盖的范围有限 端2端之间的数据传递需要中间节点 其它移动主机 的中继 因此 MAN ET属于多跳 multihop 无线网络 所有主机既是端系统又可以 用做路由器 为了进行有效的通信 移动主机间必须 建立合适的路由 本文在回顾MAN ET中的路由技术 单
9、播 的 基础上 阐述MAN ET路由技术领域内取得的最新 成果 以下各节是这样安排的 第2节先对MAN ET 路由协议进行分类 第3到第6节分别评述按4种 策略分类的路由协议 没有包含在上述分类中的路 由协议放在第7节中讨论 第8节展示了MAN ET 的应用前景并讨论了MAN ET路由协议的研究方 向 最后的总结在第9节中 据我们所知 本文是迄 今为止对MAN ET路由协议 不包含组播协议 较 全面的评述之一 2 MANET路由协议分类 路由是网络层的功能 它为分组传输指定从源 节点到目的节点的路径 与传统的有线固定网络和 单跳 蜂窝型 无线网络相比 MAN ET在多方面面 临挑战 这些因素包
10、括主机的移动性 网络拓扑结构 的可变性 传输的多跳性 无线信道的不可靠性 远 近效应 多径衰落 信道噪声和干扰等 带宽的贫乏 性和时变性等 因此 从技术层面看 MAN ET比传 统的有线固定网络和单跳无线网络要复杂得多 这 些特点意味着传统网络中的路由协议不再有效 必 须针对MAN ET的上述特点研究新的协议 到目前为止 针对MAN ET已经开发出了许多 基于各种不同策略的路由协议 其分类可以采用多 种方法 我们根据不同的路由策略 将MAN ET路 由协议分为以下4种两两相对的类型 预选型 proactive 和随选型 reactive 3 平面型 flat 和层次型 hierarchical
11、 GPS辅助型 GPS assisted 和非GPS辅助 non2GPS assisted 型路由协议 单路径型 single2path 和多路径型 multi2 path 这些策略的侧重点各有不同 在具体的路由协议 设计过程中 可以采用单一策略 也可以同时采用多 种策略 如随选的GPS辅助型多路径路由协议等 以下分别评述各种类型的路由协议 由于预选 型和随选型分类方法是针对MAN ET的基本分类 方法 在第3节中将首先对其进行较为详细的评述 3 预选型和随选型路由协议 3 1 预选型路由协议 预选型 proactive 路由协议亦称为主动型路由 协议 前应式路由协议 最先用于PRN ET P
12、acket Radio N ETwork 的路由协议就是预选型的 1 预选 型路由协议一般是表驱动的 table2driven 它需要 在每个节点维护一个或多个路由表 其中包含了该 节点到网络中所有其它节点一致的 最新的路由信 息 为了维护这样的路由表 每个节点要定期向网络 广播拓扑信息 以维护一致的网络视图 采用不同数 量和内容的路由表以及不同的广播策略 即形成了 各种不同的具体路由协议 以下分别对DSDV 4 W RP 5 FSR 6 和OL SR 7 进行介绍 1 DSDV DSDV destination2sequenced distance2vector routing 4 是预选型
13、距离向量路由协议 基于经典的 Bellman2Ford路由机制 其所做的主要改进是使得 路由表不包含循环路由 在DSDV协议中 每个节点维护一个路由表 其中记录了网络中所有其它节点以及到达这些节点 的跳数 路由表中的记录由目的节点指定的顺序号 标识 该顺序号隐含了时间顺序信息 以区分新路由 和过时路由 并由此避免路由循环 为降低网络流 量 将更新信息分为两类 第1类是 完整 信息 包 961110期周伯生等 MAN ET路由协议研究进展 1995 2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co Ltd All rights reserved 含路由表中所有信息 另
14、一类称为 增量 信息 其中 包含自上一次广播 完整 信息之后的更新内容 增 量 信息的内容比 完整 信息的内容少得多 通过这 种方法 可以从一定程度上减少更新信息对网络造 成的负荷 另外 网络中的节点还需维护另外一个 表 用于存储通过 增量 路由信息分组发送的数据 2 W RP W RP the w ireless routing protocol 5 也是预 选型距离向量协议 每一个节点需要维护4个表 距 离表 路由表 链路代价表 消息中继列表 M RL 移动节点使用更新消息通知每一条链路的变化 更 新消息仅在邻节点间传递 节点通过接收应答和其 它消息来感知其邻节点的存在 如果一个节点没有
15、消息需要发送 它必须定期发送hello消息以声明 其存在 3 FSR FSR fisheye state routing 6 是预选型链路状 态路由协议 其目的是通过鱼眼 fisheye 效应 近处 的物体清晰 远处的物体模糊 减少路由信息流量 图1给出了鱼眼层次示例 6 图1 鱼眼层次范围 FSR在以下3个方面对链路状态算法进行了 修改 仅在邻节点间交换链路状态信息 而不是将 链路状态信息广播到整个网络 链路状态信息交换由时间触发 而不是由事 件触发 FSR对于路由表中不同的记录采用不同的 时间间隔交换链路状态信息 对于较近的节点 根据预先定义的范围 用较短 间隔交换链路状态信息 对于较远的
16、节点用较长的 间隔交换状态信息 通过这些手段减少了路由信息 并降低了传输频率 因此FSR的伸缩性较好 但是 随着移动性的增强 到达远距离目的节点的路由精 确程度将有所降低 4 OL SR OL SR opti m ized link state routing 7 是一种 优化的链路状态协议 其研制者一直很积极参与 IETF会议 已经有L inux上的协议实现 其源代码 可以从 相 应 的 网 站 http hipercom inria fr olsr 得到 与其它表驱动的预选型路由协议一样 节点间需要有规律地交换网络拓扑信息 被邻节点 选为多点中继站 multipoint relay M PR 的节点需 要周期性地向网络广播控制信息 控制信息中包含 了把它选为M PR的那些节点的信息 以告诉网络 中其它节点与这些节点直接相连 只有M PR节点 被用做路由节点 非M PR节点不参与路由计算 OL SR还利用M PR节点有效地广播控制信息 非 M PR节点不需转播控制信息 不过 这样做的后果 可能导致通信负荷过分集中于M PR节点上 3 2 随选型路由协议 随选型 reactive 路由
