AdHoc网络路由实用教案

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1、内容提要(nirntyo)概述(ish)体系结构AdHoc网络路由第1页/共82页第一页，共83页。基于预先(yxin)架设网络基础设施的无线网络蜂窝网络(wnglu)移动终端通过基站接入移动通信网络(wnglu)l无线局域网l移动终端(zhn dun)通过无线接入点接入Internet依赖于基站、无线接入点等现有基础设施网络第2页/共82页第二页，共83页。自组织网络(wnglu)的应用需求临时会议/紧急情况科学考察/探险/军事(jnsh)战场接入网络服务商所需的时间和成本现有服务和架构的性能或者能力远离网络基础设施而希望保持与网络的连接无网络(wnglu)基础设施可用不想使用网络设施网络基

2、础设施范围外自组织网络第3页/共82页第三页，共83页。自组织(zzh)网的起源1972年分组无线网（PRNET）战场环境下的数据通信1983年抗毁自适应网络（SURAN）支持大规模网络适应战场快速变化(binhu)环境需要的自适应网络协议1994年全球移动通信系统（GloMo）满足军事应用需要的、可快速展开、高抗毁星的移动信息系统DARPA资助(zzh)Defense Advanced Research Project Agency第4页/共82页第四页，共83页。自组织(zzh)网络研究1991年IEEE802.11首次提出“AdHoc 网络”自组织、对等式、多跳无线移动通信网络1997年

3、IETF成立MANET工作组基于IP的无线多跳网络路由2003年IRTF成立ANS研究组其它(qt)研究机构ClosedAd Hoc：For the specific purpose onlyMANET：Mobile Ad-hoc NetworksANS：Ad Hoc Networks Scalability第5页/共82页第五页，共83页。AdHoc网络(wnglu)的定义由一组带有无线通信收发装置的(移动)终端节点组成的一个多跳临时性自治(zzh)系统每个(移动)终端同时具有路由器和主机两种功能：作为主机，终端需要运行面向用户的应用程序；作为路由器，终端需要运行相应的路由协议节点间路由通常

4、由多跳(Hop)组成不需要网络基础设施，可以在任何地方、任何地点快速构建多跳无线网络(wnglu)、自组织网络(wnglu)、无固定设施的网络(wnglu)或者对等网络(wnglu)第6页/共82页第六页，共83页。AdHoc网络(wnglu)的特点（1）独立组网不需要任何预先网络基础设施(jchshsh)动态拓扑节点移动/开机/关机节点无线发送功率变化、无线信道干扰或者地形等因素影响自组织无控制中心节点故障不会影响到整个网络节点之间通过无线连接形成的网络拓扑结构随时可能发生变化(binhu)，而且变化(binhu)的方式和速度可能都是无法预测的第7页/共82页第七页，共83页。AdHoc网络

5、(wnglu)的特点（2）多跳路由接收端和发送(fsn)端可使用比两者直接通信小得多的功率进行通信，因此节省了能量消耗通过中间节点参与分组转发，能够有效降低对无线传输设备的设计难度和成本，同时扩大了自组织网络的覆盖范围第8页/共82页第八页，共83页。AdHoc网络(wnglu)的特点（3）特殊的无线信道特征无线信道提供的网络带宽比有线信道低得多竞争无线共享信道产生碰撞信号衰落、噪声干扰以及信道之间的干扰等终端的局限性能量、存储、计算等资源受限安全性差无线链路的开放性移动性导致节点之间信任关系的变化可扩展性不强节点之间的相互干扰造成(zochn)网络容量下降各节点吞吐量随网络节点总数的增加而下

6、降存在单向无线信道终端发射功率的不同及地形环境的影响第9页/共82页第九页，共83页。AdHoc网络(wnglu)与Sensor网络(wnglu)Sensor网络可以看作是一种特殊类型的AdHoc网络各个无线节点静态地随机分布在某一区域。传感器负责收集区域内的传感信号，将它们发到网关节点网关具有更大的处理能力(nngl)，能进一步处理信息，并且具有更大的发送范围，可将信息送往某个大型网络（Internet）并且到达最终的用户p与一般Ad Hoc网络相比：p节点数量(shling)多、分布稠密p节点的能量、计算、存储等资源进一步受限第10页/共82页第十页，共83页。AdHoc网络(wnglu)

7、与无线局域网单跳与多跳研究(ynji)重点不同通信模式不同主要(zhyo)研究集中在物理层和数据链路层移动终端的所有通信必须经过无线接入点进行无线局域网为单跳网络，不存在路由问题Ad Hoc网络的研究内容主要以路由协议为核心的网络层设计Ad Hoc网络中移动终端的通信是对等的第11页/共82页第十一页，共83页。移动(ydng)AdHoc网络(MANET)与移动(ydng)IPMANET移动(ydng)IP第12页/共82页第十二页，共83页。AdHoc网络所面临(minlng)的问题(1)特殊的信道共享方式共享信道隐藏节点问题/暴露节点问题动态变化网络拓扑传统路由协议花较高代价获取的路由信息

8、可能已经陈旧有限的无线传输带宽减少节点之间的交换的消息减少控制消息带来的额外开销有限的能量能量管理机制，各层考虑能量控制，包括网络层路由安全问题无线信道的开放性更容易受到各种攻击移动性使得节点的信任(xnrn)关系不断变化由于节点资源受限，安全机制应该是分布式的RTS/CTS，CSMA/CA网络(wnglu)路由时需考虑第13页/共82页第十三页，共83页。AdHoc网络(wnglu)所面临的问题(2)网络管理拓扑管理确定将一组节点组织成网络的机制移动性管理跟踪网络中移动节点的位置服务质量管理多跳拓扑动态变化的移动AdHoc网络使得服务质量保证更加困难(knnn)自动配置第14页/共82页第十

9、四页，共83页。实现(shxin)AdHoc网络的关键技术路由协议服务质量管理功率控制传输层性能AdHoc网络互联安全(nqun)问题网络管理p感知网络拓扑结构的变化p维护网络拓扑的连接p高度自适应性p能量(nngling)、服务质量等约束p信道接入技术p节能机制p多个Ad Hoc网络互联pAd Hoc内部节点访问Internet第15页/共82页第十五页，共83页。内容(nirng)概述(ish)体系结构AdHoc网络路由第16页/共82页第十六页，共83页。节点(jidin)结构主机：运行应用程序，完成数据处理等功能(gngnng)路由器：运行路由协议，完成路由选择、转发分组等功能(gng

10、nng)无线收发装置：完成数据传输功能(gngnng)第17页/共82页第十七页，共83页。网络结构平面结构所有节点地位平等层次结构网络被划分为簇（Cluster）每个簇由簇首节点(ClusterHead)和簇成员(chngyun)节点(ClusterMember)构成簇首节点可形成更高一级的网络平面(pngmin)结构层次结构第18页/共82页第十八页，共83页。平面(pngmin)结构和层次结构比较平面结构平面结构层次结构层次结构完全分布式的网络完全分布式的网络多个簇组成的网络多个簇组成的网络所有节点的地位是平等的所有节点的地位是平等的节点被分为簇首和簇成员，簇首预先指定或节点被分为簇首和

11、簇成员，簇首预先指定或者由选择算法产生者由选择算法产生不存在网络瓶颈，可存在多条路径，网络健不存在网络瓶颈，可存在多条路径，网络健壮性好壮性好簇首节点可能成为网络瓶颈，所有到簇外的簇首节点可能成为网络瓶颈，所有到簇外的通信必须通过簇首节点进行通信必须通过簇首节点进行可扩展性差，每个节点都需要知道到达所有可扩展性差，每个节点都需要知道到达所有其它节点的路由，适用于中小规模的网络其它节点的路由，适用于中小规模的网络可扩展性好，簇内路由信息局部化，适用于可扩展性好，簇内路由信息局部化，适用于大规模网络大规模网络第19页/共82页第十九页，共83页。网络协议栈基于TCP/IP体系结构与Internet

12、互联传统路由协议需要修改，以适应网络拓扑结构动态变化传输层实现适应于无线网络的端到端可靠(kko)服务AdHoc网络多用于能量受限的环境，能量管理尤为重要，因此各层都定义相应的节能机制可选功能(gngnng)第20页/共82页第二十页，共83页。AdHoc网络(wnglu)中的跨层设计严格分层的体系结构(OSI参考模型，TCP/IP模型)协议的设计缺乏足够的适应性，不能满足AdHoc网络动态变化的需求，特别是在能量或者QoS等约束条件下跨层体系结构任意层之间能够进行信息(xnx)交互协作在动态环境下，根据能量或者QoS等约束条件自适应调节避免重复的功能，减少开销减少反应时间，快速适应网络动态变

13、化第21页/共82页第二十一页，共83页。内容(nirng)概述(ish)体系结构AdHoc网络路由第22页/共82页第二十二页，共83页。AdHoc路由概述(ish)需要进行通信的两个节点可能不在相互的无线信号范围内需要其它节点承担转发(zhunf)工作节点移动后需要重新建立新的路由多跳路由移动(ydng)第23页/共82页第二十三页，共83页。MANET路由面临(minlng)的问题路由信息不易获得定期交换路由信息或者按需搜索路由的开销大网络资源有限，并且必须被所有节点共享节点资源（电池、CPU）等有限也许不能接收到所有的路由信息路由信息不完整(wnzhng)移动和分区很难将信息分发到一个

14、没有固定成员网络的所有节点路由信息可能过期不可能连续的或者立即交换信息节点随时移动无线传播变化大第24页/共82页第二十四页，共83页。MANET对路由协议(xiy)的需求收敛迅速提供无环路由避免无穷计算控制管理开销小对终端无过高要求支持单向信道尽量简单(jindn)实用路由机制必须适应网络三个不断变化的基本特征移动节点的总体密度节点到节点的拓扑网络的使用模式第25页/共82页第二十五页，共83页。传统(chuntng)的路由协议不适用于AdHoc网络动态变化的网络拓扑结构节点(jidin)加入、离开、移动等路由算法还未收敛,网络拓扑结构就发生变化有限的系统带宽、能量等资源周期性地公告路由信息

15、严重降低系统的性能间歇性的网络分割传统路由协议容易形成路由回路单向的无线传输信道传统路由协议一般假设链路是对称的p适应(shyng)网络动态变化p减少路由开销p引入按需路由p在路由时考虑能量等约束条件第26页/共82页第二十六页，共83页。路由协议(xiy)Ad Hoc路由协议(xiy)表驱动(q dn)路由先应式(Proactive)按需路由反应式(Reactive)ZRPDSDVTBRPFCGSROLSRLMRABRDSRAODVTORASSRDYMOpOLSR: Optimized Link State RoutingpTBRPF: Topology Dissemination Base

16、d on Reverse-Path ForwardingpAODV: Ad Hoc On Demand Distance VectorpDSR: Dynamic Source Routing DTMO: Dynamic MANET On-demand Routing第27页/共82页第二十七页，共83页。第28页/共82页第二十八页，共83页。表驱动(qdn)（TableDriven）路由先应式(Proactive)路由传统的分布式最短路径路由协议链路状态或者距离向量所有(suyu)节点周期性更新“可达”信息每个节点维护到网络中所有(suyu)其它节点的路由所有(suyu)路由都已存在并且随时

17、可用DSDV、OLSR、TBRPF路由延时小，但是(dnsh)路由开销大第29页/共82页第二十九页，共83页。按需(On-demand)路由反应式(Reactive)路由源节点根据需要通过路由发现过程来确定路由控制(kngzh)消息采用泛洪（Flooding）方式两种实现技术源路由（分组携带完整的路由信息）逐跳（Hop-by-Hop）路由DSR、AODV、DYMO路由延时大，但是(dnsh)路由开销小第30页/共82页第三十页，共83页。混合(hnh)路由AdHoc网络划分为区域每个节点在区域内部采用表驱动路由对于区域外节点采用按需路由簇和区域的不同簇内所有节点都与簇首直接通信，簇内节点间的

18、通信一般(ybn)是两跳区域的大小没有限制，区域内的节点通信可以多跳ZRP：ZoneRoutingProtocolp减少了域内的路由延时p减少了域外的路由开销(ki xio)p区域半径的选择p小: 节点移动快的密集网络p大: 节点移动慢的稀疏网络第31页/共82页第三十一页，共83页。AdHoc路由协议(xiy)的性能指标端到端数据吞吐量和延时反映了数据的传输质量路由获取时间有数据要发送到发送出去的时间乱序分组发送率衡量无连接路由协议应用于需要有序发送的传输层协议例如TCP时的性能路由协议的效率(xiol)路由控制消息/发送数据路由协议的性能在不同环境表现(bioxin)不同,因此需要根据环境

19、特点使用不同的路由协议第32页/共82页第三十二页，共83页。表驱动(qdn)（先应式）路由协议第33页/共82页第三十三页，共83页。带目的地序列号的距离向量(xingling)协议(DSDV)Destination-SequencedDistance-VectorDV(DistanceVector)算法(sunf)DSDV协议第34页/共82页第三十四页，共83页。DV算法(sunf)概述基于分布式Bellman-Ford算法寻找从源点到某个点的最短路径每个节点都维护一张路由表所有可达的目的地到达目的地的下一跳到达目的地的“距离”（开销）节点向邻居节点发送路由更新消息定期更新：即使节点路由

20、表无变化触发更新：节点路由表中某条路由发生变化路由更新消息包含列表格式节点在收到“更好”路由的情况下更新路由表具有更小的开销：对于同一个目的地，来自不同(btn)的下一跳更新开销：对于同一目的地，来自相同的下一跳DV: Distance Vector 第35页/共82页第三十五页，共83页。DV算法(sunf)过程初始化ABCDest.NextMetricAA0BB3C-32Dest.NextMetricBB0AA3CC2 2Dest.NextMetricCC0BB2A-l路由更新(gngxn)ABCDest.NextMetricAA0BB3CB5 532Dest.NextMetricBB0A

21、A3CC2 2Dest.NextMetrictCC0BB2AB5 5路由更新(gngxn)消息第36页/共82页第三十六页，共83页。DV算法中的计数(jsh)到无穷问题ABC32Dest.NextMetricBB0AA3CC2 2Dest.NextMetricCC0BB2AB5 5Dest.NextMetricBB0 0AACC2 2Dest.NextMetricBB0AC7CC2 2Dest.NextMetricCC0BB2AB9 9无穷(wqing)计数！第37页/共82页第三十七页，共83页。DV算法不能直接(zhji)用于AdHoc网络计数到无穷(wqing)问题部分解决方法选择一个

22、相对较少的数作为无穷(wqing)大水平分割(splithorizon)：当一个节点把路由更新发送给相邻节点时，它并不把从各个相邻节点处学到的路由再回送给该节点无法(wf)发现路由循环限制了网络的可扩展性对两个节点的路由循环有效，更大的路由循环需要更强的措施第38页/共82页第三十八页，共83页。DSDV协议(xiy)概述基于DV算法简单，易于实现需要的存储空间小（只须和邻居节点交换路由信息）确保无路由回路路由表中的每个表项都带有目的地序列号（由目的节点生成(shnchn)）对拓扑变化能作出快速反应路由表有显著变化时立即启动路由公告(RouterAdvertisement)但是等待不稳定路由的

23、公告，以减缓路由波动(dampingfluctuations)先应式（表驱动）路由节点维护到所有目的地的路由信息路由信息必须周期性的更新（无休眠节点）即使网络拓扑无变化也存在着通信开销维护的路由可能从不使用DSDV: Destination-Sequenced Distance Vector 第39页/共82页第三十九页，共83页。DSDV路由表序列号（Sequencenumber）由目的端产生，用来防止出现路由回路，并确保路由信息是最新的格式：Dest_NNN加入时间（InstallTime）路由表项的创建时间，用来删除过期表项StableData指向一个包含有路由稳定(wndng)状态信息

24、的表目的节点地址最近沉淀时间（lastsettlingtime）平均沉淀时间(averagesettlingtime)用于缓解网络中的路由波动Dest.MetricNextSeq. NrInstall TimeStable DataAA0A-550001000Ptr_ABB1B-102001200Ptr_BCB3C-588001200Ptr-CDB4D-312001200Ptr_D对于同一个目的地，节点可能接收到来自(li z)其它节点的多条路由信息，settling time定义为第一条路由和最佳路由之间的时间间隔第40页/共82页第四十页，共83页。DSDV路由公告(gnggo)向每个邻居

25、公告(gnggo)自己的路由信息目的节点地址Metric：到目的节点的开销，一般为到目的节点的跳数目的地序列号其它信息（例如硬件地址等）设置序列号信息的规则每次公告(gnggo)增加自己的目的地序列号（只使用偶数值）如果一个节点不再可达（timeout）,则将该节点的序列号加1（奇数序列号），并且设置metric为第41页/共82页第四十一页，共83页。DSDV路由选择(xunz)将更新信息(xnx)与自己的路由表比较选择具有更大目的地序列号的路由，这将保证始终使用来自目的地的最新信息(xnx)当序列号相等时，选择具有更好metric的路由第42页/共82页第四十二页，共83页。DSDV协议(

26、xiy)操作：更新前路由表Dest. Next MetricSeqAA1A-550BB0B-100C C1C-588Dest. Next MetricSeqAA0A-550BB1B-100C B2C-588Dest. Next Metric Seq.AB2A-550BB1B-100C C0C-588ABC第43页/共82页第四十三页，共83页。DSDV协议(xiy)操作：路由公告B递增(dzng)序列号 100 - 102B向邻居A、C广播路由信息，其中包含有目的地序列号Dest. Next MetricSeqAA0A-550BB1B-100C B2C-588Dest. Next Metric

27、SeqAA1A-550BB0B-102C C1C-588Dest. Next Metric Seq.AB2A-550BB1B-100C C0C-588ABC第44页/共82页第四十四页，共83页。DSDV协议操作(cozu)：更新后路由表Dest. Next MetricSeqAA0A-550BB1B-102C B2C-588Dest. Next MetricSeqAA1A-550BB0B-102C C1C-588Dest. Next Metric Seq.AB2A-550BB1B-102C C0C-588ABC第45页/共82页第四十五页，共83页。对拓扑变化(binhu)的反应立即公告有关

28、新路由、链路断开和metric变化的信息立即传递给邻居节点完全(wnqun)/增量更新完全(wnqun)更新：发送自己路由表中的所有路由信息增量更新：只发送路由表中那些发生变化的表项（能包含在一个单独的分组中发送）第46页/共82页第四十六页，共83页。DSDV协议操作(cozu)：新节点加入Dest. Next MetricSeq.AA0A-550BB1B-104C B2C-590Dest. Next Metric Seq.AA1A-550BB0B-104CC1C-590Dest. Next MetricSeq.AB2A-550BB1B-104CC0C-5901. D第一次广播(gungb)

29、, 发送序列号D-000ABCD第47页/共82页第四十七页，共83页。DSDV协议操作：新节点(jidin)加入Dest. Next MetricSeq.AB2A-550BB1B-104CC0C-590DD1D-0002. 插入(ch r)到D的表项，序列号为D-000Dest. Next MetricSeq.AA0A-550BB1B-104C B2C-590Dest. Next Metric Seq.AA1A-550BB0B-104CC1C-590ABCD第48页/共82页第四十八页，共83页。DSDV协议操作(cozu)：新节点加入C, 0, C-592)Dest. Next Metri

30、cSeq.AB2A-550BB1B-104CC0C-592DD1D-0003. C递增自己的序列号到C-592，然后立即(lj)广播自己的新路由表Dest. Next MetricSeq.AA0A-550BB1B-104C B2C-590Dest. Next Metric Seq.AA1A-550BB0B-104CC1C-590ABCD第49页/共82页第四十九页，共83页。DSDV协议(xiy)操作：新节点加入4. B获取新的路由信息(xnx)并且更新路由表Dest. Next MetricSeq.AC3A-550BC2B-104CC1C-592DD0D-000D从C获取路由表信息并且(bn

31、gqi)生成自己的路由表ABCDDest. Next MetricSeq.AB2A-550BB1B-104CC0C-592DD1D-000Dest. Next MetricSeq.AA0A-550BB1B-104C B2C-590Dest. Next Metric Seq.AA1A-550BB0B-104CC1C-592第50页/共82页第五十页，共83页。DSDV协议(xiy)操作：链路断开Dest. Next Metric Seq.DC2D-100Dest. Next Metric Seq.DB3D-100Dest. Next Metric Seq.DD1D-100因为B广播的到达(dod

32、)D的路由信息中的序列号小于C维护的D的序列号，因此C认为B的广播的是过期路由信息，不予采纳1. C检测到链路断开(dun ki)-序列号递增1(当且仅当这种情况不是目的节点设置序列号-奇数序列号)2. B广播到达D的路由信息ABCD避免了循环避免了计数到无穷DD D-101第51页/共82页第五十一页，共83页。DSDV协议操作(cozu)：立即公告4. B立即传送更新消息给A(更新信息(xnx)具有更大的序列号，因此将取代A中原有表项)3. C立即传递更新信息给B (更新信息具有(jyu)更大的序列号，因此将取代B中原有表项)ABCDDest. Next Metric Seq.DC2D-1

33、00Dest. Next Metric Seq.DB3D-100Dest. Next Metric Seq.DD D-101(D, , D-101)DB D-101DC D-101第52页/共82页第五十二页，共83页。DSDV协议操作(cozu)：路由波动2. A收到来自P的路由更新(gngxn)消息10 Hops11 HopsAPQDDest. Next MetricSeq.DQ14D-100DP15D-1021. D公告(gnggo)序列号为D-102的路由更新路由表中到D的表项立即进行路由公告3. A收到来自Q的路由更新消息DQ14D-102更新路由表中到D的表项立即进行路由公告由于D

34、或者任何一个节点的路由更新消息到达节点A时存在着时间差,就会导致不必要的路由公告路由表波动第53页/共82页第五十三页，共83页。DSDV协议操作(cozu)：减缓路由波动在一个单独的表中记录每条路由的最近(zujn)的和平均的SettlingTimeSettlingTime：第一条路由和最佳路由之间的时间间隔路由表中的stabledata指向该表A在包含新序列号的第一条路由到达时更新路由表，但是等待一段时间再广播该条路由等待时间=2*(avg.SettingTime)10 Hops11 HopsAPQD可缓解大型网络的路由波动问题(wnt)，从而避免不必要的公告，节约了带宽第54页/共82页

35、第五十四页，共83页。DSDV总结(zngji)优点简单（基本上与DV算法一致）通过目的地序列号避免了路由循环，解决了DV算法中的计数到无穷问题无路由发现延时（先应式路由）缺点所有节点都必须(bx)公告路由，因此不支持休眠（不能直接用于传感器网络）收敛慢（DV路由的特性）开销大：大部分的路由信息从不使用可扩展性是一个主要问题（所有先应式路由都存在的问题）第55页/共82页第五十五页，共83页。优化链路状态(zhungti)路由协议(OLSR)OptimizedLinkStateRoutingProtocol先应式的链路状态路由协议基于多点中继（MPR）的概念的优化只有MPR转发广播消息，减少了

36、消息开销只有MPR产生(chnshng)链路状态信息，减少了网络中广播消息的数量MPR可能选择只报告它和该MPR选举节点之间的链路，因此在网络中只散发部分链路状态信息RFC3626第56页/共82页第五十六页，共83页。基于拓扑广播(gungb)的反向路径转发(TBRPF)TopologyBroadcastbasedonReverse-PathForwarding本质上是一种链路状态协议协议组成邻居发现模块(mkui)路由模块(mkui)与传统链路状态协议的差别拓扑更新消息更小路由开销更少更适合拓扑迅速变化的无线网络RFC3684第57页/共82页第五十七页，共83页。按需（反应式）路由协议(

37、xiy)第58页/共82页第五十八页，共83页。动态(dngti)源路由协议(DSR)DynamicSourceRouting按需路由节点需要发送数据时才进行路由发现过程反应型路由，仅维护活跃的路由源路由发送节点在分组中携带到达目的节点的路由信息（转发分组的完整的节点序列）不需要中间节点维护路由信息节点缓存到目的节点的多条路由避免(bmin)了在每次路由中断时都需要进行路由发现，因此能够对拓扑变化作出更快的反应，第59页/共82页第五十九页，共83页。DSR协议(xiy)组成路由发现（RouteDiscovery）只有在源节点需要发送数据时才启动帮助源节点获得到达(dod)目的节点的路由路由维

38、护（RouteMaintenance）在源节点在给目的节点发送数据时监测当前路由的可用情况当网络拓扑变化导致路由故障时切换到另一条路由或者重新发起路由发现过程路由发现和路由维护(wih)都是按需进行的不需要周期性路由公告不需要感知链路状态不需要邻居检测第60页/共82页第六十页，共83页。DSR路由发现(fxin)：路由请求源节点(jidin)向邻居节点(jidin)广播路由请求（RREQ：RouteRequest）消息源节点(jidin)地址目的节点(jidin)地址路由记录：记录从源节点(jidin)到目的节点(jidin)路由中的中间节点(jidin)请求ID中间节点(jidin)接收到

39、RREQ后，将自己的地址附在路由记录中ABCDEF(A-)(A-F)(A-)(A-B-)(A-B-C-)(A-B-C-)(A-B-C-E-)第61页/共82页第六十一页，共83页。DSR路由发现：中间(zhngjin)节点处理中间节点维护序列对列表重复RREQ检测如果接收到的RREQ消息(xioxi)中的存在于本节点的序列对列表中如果接收到的RREQ消息(xioxi)中的路由记录中包含本节点的地址如果检测到重复，则中间节点丢弃该RREQ消息(xioxi)ABCDEF(A-)(A-F)(A-)(A-B-)(A-B-C-)(A-B-C-)(A-B-C-E-)丢弃(diq)F转发的RREQ第62页/

40、共82页第六十二页，共83页。DSR路由发现(fxin)：路由应答目的节点收到RREQ后，给源节点返回(fnhu)路由应答（RREP：RouteReply）消息拷贝RREQ消息中的路由记录源节点收到RREP后在本地路由缓存中缓存路由信息(A-B-C-D)ABCDEF(A-B-C-D)(A-B-C-D)第63页/共82页第六十三页，共83页。DSR路由发现(fxin)：非对称信道对称信道目的节点到源节点的路由即为源节点到目的节点的反向路由非对称信道如果目的节点的路由缓存中有到达(dod)源节点的路由，则直接使用否则目的节点需要发起到源节点的路由请求过程，同时将RREP消息附加在新的RREQ消息中

41、第64页/共82页第六十四页，共83页。DSR路由维护(wih)逐跳证实机制链路层确认被动确认（监听其它节点间的数据发送）其它高层(ocn)要求DSR软件返回确认端到端证实机制无法确定故障发生的位置第65页/共82页第六十五页，共83页。DSR逐跳证实(zhngsh)机制如果数据分组被重发了最大次数仍然没有收到下一跳的确认，则节点向源端发送路由错误（RouteError）消息，并且指明(zhmng)中断的链路源端将该路由从路由缓存中删除如果源端路由缓存中存在另一条到目的节点的路由则使用该路由重发分组否则重新开始路由发现过程ABCDEF(A-B-C-E-)Route Error第66页/共82页

42、第六十六页，共83页。DSR优化：路由缓存(1)每个节点缓存它通过任何方式获得的新路由转发RREQ获得从本节点到RREQ路由记录(jl)中所有节点的路由，例如E转发RREQ(A-B-C)获得到到A的路由(C-B-A)转发RREP获得本节点到RREP路由记录(jl)中所有节点的路由，例如B转发RREP(A-B-C-D)获得到D的路由(C-D)转发数据分组获得从本节点到数据分组节点列表中所有节点的路由，例如E转发数据分组(A-B-C)获得到A的路由(C-B-A)监听相邻节点发送的分组RREQ、RREP、数据分组等(A-B-C-D)ABCDEF(A-B-C-D)(A-B-C-D)ABCDEF(A-)

43、(A-F)(A-)(A-B-)(A-B-C-)(A-B-C-)(A-B-C-E-)以上均假设信道(xn do)是对称的!第67页/共82页第六十七页，共83页。DSR优化：路由缓存(2)中间节点使用(shyng)缓存的到目的节点的路由响应RREQRREP中的路由记录=RREQ中的路由记录+缓存的到目的节点的路由ABCDEF(B-C-D)(A-B-C-D)(A-)第68页/共82页第六十八页，共83页。DSR优化：路由缓存(3)错误路由缓存网络拓扑的变化使得(shde)缓存的路由失效影响和感染其它节点，使用该路由缓存的路由将不可用当节点根据路由缓存回应RREP时，其它监听到此RREP的节点会更改

44、自己缓存的路由，从而感染错误路由缓存设置(shzh)缓存路由的有效期，过期即删除第69页/共82页第六十九页，共83页。DSR优化：路由缓存(4)RREP风暴节点广播到某个目的节点的RREQ，当其邻居节点的路由缓存中都有到该目的节点的路由时，每个邻居节点都试图以自己缓存的路由响应(xingyng)，由此造成RREP风暴RREP风暴将浪费网络带宽，并且加剧消息冲突ABCDEF(B-A)G(C-B-A)(F-A)(E-C-B-A)G发起到A的路由发现(fxin)过程第70页/共82页第七十页，共83页。DSR优化：路由缓存(5)预防RREP风暴每个节点延时D发送RREPD与节点到目的节点的跳数成正

45、比，使得到目的节点有最短路径的RREP最先发送节点将接口设置(shzh)成混杂模式(promiscuous)，监听是否存在有比自己更短的到目的节点的路径，如果有，则不发送本节点的RREPD=H*（h-1+r）其中(qzhng)H是每条链路的传播延时h是自己返回的路径长度，即到目的节点的跳数r是0或者1第71页/共82页第七十一页，共83页。DSR总结(zngji)优点仅在需要通信的节点间维护路由，减少了路由维护开销路由缓存技术能够进一步减少路由发现的代价通过采用路由缓存技术，能够发现多条到达目的节点的路由支持非对称信道缺点采用源节点路由，每个数据分组头标中都要携带路由信息，增加了网络开销由于采

46、用广播，用于路由发现的控制消息可能波及(bj)到全网节点，需要这些消息的传输距离（跳数）RREP风暴问题错误路由缓存问题第72页/共82页第七十二页，共83页。AODV协议(xiy)AdHocOnDemandDistanceVectorRoutingAODV结合了DSR和DSDV使用DSR中基于广播的路由发现机制每个节点都维护路由表，采用DSDV逐跳(Hop-by-Hop)路由、序列号数据分组不再携带完整的路由信息仅维护活跃的路由AODV特点与DSDV协议相比,采用按需路由,不需要维护整个网络的拓扑信息,只有在发送分组且没有到目的节点的路由时才发起路由发现过程与DSR协议相比,由于节点建立和维

47、护路由表,分组中不需携带完整的路由信息仅适用于对称(duchn)信道路由表仅维护一条到目的节点的路由RFC3561第73页/共82页第七十三页，共83页。混合(hnh)路由协议第74页/共82页第七十四页，共83页。区域(qy)路由协议(ZRP)ZoneRoutingProtocol区域(zone)的划分整个网络被划分为若干个以节点为中心,一定跳数为半径的区域区域内节点数与设定的区域半径有关路由策略每个节点在区域内部采用(ciyng)表驱动路由对于区域外节点采用(ciyng)按需路由第75页/共82页第七十五页，共83页。ZRP路由架构(jiu)区域内路由协议(IARP:IntrAzoneRo

48、utingProtocol)采用表驱动路由协议，节点之间周期性地交换路由信息获得到域内各个节点的最新路由距离向量路由协议DSDV等链路状态路由协议OLSR等完成区域内部节点间的路由功能区域间路由协议(IERP:IntErzoneRoutingProtocol)采用按需路由协议完成与区域外节点间的路由功能边界传播(chunb)协议(BRP:BordercastResolutionProtocol)BRP协议使得路由查询分组只在边界节点之间广播第76页/共82页第七十六页，共83页。ZRP路由过程(guchng)Z(A)=A,B,C,D,E,FA发现节点I不在自己的区域内，向边界节点E、F、D广播

49、路由请求消息边界节点E收到路由请求消息后，发现节点I在自己的区域内，直接(zhji)回复路由应答消息HI路由请求(qngqi)消息路由应答第77页/共82页第七十七页，共83页。ZRP总结(zngji)综合利用了按需路由和表驱动路由的优点在区域内减少了路由发现时间(shjin)在区域间减少了系统开销区域半径的设置将直接影响到路由的效率第78页/共82页第七十八页，共83页。内容(nirng)概述(ish)体系结构AdHoc网络路由服务质量和能量意识第79页/共82页第七十九页，共83页。AdHoc路由中的服务质量与传统网络相比，更困难(knnn)网络拓扑动态变化资源受约束扩展路由协议支持QoS

50、基于表驱动的QoS路由协议按需QoS路由协议第80页/共82页第八十页，共83页。AdHoc路由中的能量(nngling)意识AdHoc网络环境(hunjng)下节点的能量受限基于能量约束的路由协议最小化每消息能量消耗考虑每跳之间消耗的能量固定(T为常数)，该约束实际上与最小跳数一致最大化网络生存时间保证所有节点协同工作的时间尽量的长第81页/共82页第八十一页，共83页。谢谢(xi xie)大家观赏！第82页/共82页第八十二页，共83页。内容(nirng)总结内容提要。移动终端通过基站接入移动通信网络。适应战场快速变化环境需要的自适应网络协议。每个(移动)终端同时具有(jyu)路由器和主机两种功能：作为主机，终端需要运行面向用户的应用程序。不需要网络基础设施，可以在任何地方、任何地点快速构建。接收端和发送端可使用比两者直接通信小得多的功率进行通信，因此节省了能量消耗。信号衰落、噪声干扰以及信道之间的干扰等。移动Ad Hoc网络(MANET)与移动IP。谢谢大家观赏第八十三页，共83页。