AODV協(xié)議中解決斷鏈問(wèn)題的兩種方法

2.1 備用路由方法
由于常規(guī)路由協(xié)議維護(hù)完整的路由表，能得知網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)淝闆r，很容易在路由表項(xiàng)失效時(shí)找到備用的路由。而自組網(wǎng)由于網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的限制要實(shí)時(shí)維護(hù)完整路由表不現(xiàn)實(shí)，現(xiàn)有AODV中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要，并且只能維持一個(gè)到目的地址的路由。一種折衷解決路由斷鏈問(wèn)題的思路是維護(hù)多個(gè)到目的節(jié)點(diǎn)的路由，典型的有AODV-BR[5]，利用無(wú)線通信中廣播信道偵聽到的相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)給其他節(jié)點(diǎn)的RREP信息建立備用路由，當(dāng)檢測(cè)到原路由中有斷鏈時(shí)，就發(fā)出申請(qǐng)要求建立備用路由，有效地利用了無(wú)線信道的帶寬，使廣播的RREP可用于建立備用路由，而且備用路由就在原路由的附近，不會(huì)有很大的變動(dòng)。建立多條路由用作斷鏈時(shí)的備用路由可減少斷鏈后的操作、降低延遲、減少丟包，但它以增加各節(jié)點(diǎn)開銷為代價(jià)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能可能會(huì)帶來(lái)很大的負(fù)面影響。以AODV-BR為例，研究人員的仿真結(jié)果表明，在網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、端到端延遲等方面都有一定程度的提高，但是AODV-BR對(duì)節(jié)點(diǎn)本身資源的消耗很大。網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)不管自己是否為目的節(jié)點(diǎn)都要有意偵聽網(wǎng)絡(luò)中的RREP，將消耗很大的處理能力。而且，并非只有在路由鏈路周圍的節(jié)點(diǎn)才運(yùn)行這種偵聽，網(wǎng)絡(luò)中所有運(yùn)行該協(xié)議的節(jié)點(diǎn)都會(huì)不斷偵聽，所以這類協(xié)議由于對(duì)移動(dòng)終端本身消耗太大，在很多場(chǎng)合并不適用，故建立多個(gè)備用鏈路對(duì)于自組網(wǎng)不一定合適。首先，該方法已經(jīng)近似于主動(dòng)路由協(xié)議，借用了其維護(hù)網(wǎng)絡(luò)連接的一些機(jī)制，雖然有優(yōu)點(diǎn)，如快速恢復(fù)斷鏈等，但對(duì)于自組網(wǎng)來(lái)說(shuō)其負(fù)面影響也很大，因?yàn)樽越M網(wǎng)中大多數(shù)移動(dòng)終端的處理能力都很有限。其次，自組網(wǎng)中斷鏈情況由于拓?fù)渥兓芸於?jīng)常出現(xiàn)，而快速動(dòng)態(tài)變化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也很容易造成備用路由失效，花費(fèi)很大代價(jià)建立的備用鏈路實(shí)際上很多都被白白浪費(fèi)了。同使用按需路由一樣，只在發(fā)生斷鏈的時(shí)候?qū)崟r(shí)地查找可用的路由，恢復(fù)連接，才更為有效實(shí)用。所以目前解決協(xié)議的開銷問(wèn)題，包括網(wǎng)絡(luò)開銷和終端的開銷是自組網(wǎng)路由協(xié)議設(shè)計(jì)中最首要的問(wèn)題。

2.2 本地修復(fù)方法
傳統(tǒng)的AODV在發(fā)現(xiàn)路由斷路時(shí)使用源節(jié)點(diǎn)恢復(fù)的辦法，即當(dāng)RERR傳回到源節(jié)點(diǎn)告知路由已斷時(shí)，源節(jié)點(diǎn)重新進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)。該方法雖然可靠但時(shí)延很大，所以最新的AODV中提到了本地修復(fù)的思想，由于造成斷路的節(jié)點(diǎn)可能仍然在附近，因而斷鏈處的上游節(jié)點(diǎn)可使用生存時(shí)間(TTL)比較小的RREQ廣播來(lái)修復(fù)路由。但是，本地修復(fù)的使用效率受到一定的限制，尤其是網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性大小對(duì)其影響比較明顯。使用OPNET軟件仿真的結(jié)果如圖1、2所示，仿真中假設(shè)20個(gè)節(jié)點(diǎn)在2 500 m×600 m范圍內(nèi)移動(dòng)，節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速度在0~20 m/s之間設(shè)置，節(jié)點(diǎn)移動(dòng)方向在0~360°隨機(jī)選取，到達(dá)邊界時(shí)或每運(yùn)動(dòng)一定時(shí)間后重新隨機(jī)選擇運(yùn)動(dòng)方向，仿真時(shí)間為10 min。
圖1仿真結(jié)果表明，在采用本地修復(fù)后數(shù)據(jù)的延遲在節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性較小時(shí)比源重新發(fā)起方式小，但隨移動(dòng)性增加而增大，并逐漸劣于后者。因?yàn)椴捎迷粗匦掳l(fā)起方式時(shí)，斷路后數(shù)據(jù)包就被丟棄了；采用本地修復(fù)后，當(dāng)出現(xiàn)斷路時(shí)數(shù)據(jù)包會(huì)被存儲(chǔ)在節(jié)點(diǎn)的緩沖區(qū)中，等待鏈路修復(fù)后繼續(xù)完成傳送。經(jīng)比較，采用本地修復(fù)可以獲得更低的數(shù)據(jù)分組丟失率。
上述結(jié)果同樣可以通過(guò)圖2中針對(duì)傳輸效率的仿真結(jié)果得到進(jìn)一步說(shuō)明。在節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性不高的情況下出現(xiàn)斷鏈時(shí)，使用本地修復(fù)可以減小時(shí)延，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省Ｈ绻捎迷粗匦掳l(fā)起方式，節(jié)點(diǎn)就會(huì)廣播RERR，丟棄數(shù)據(jù)報(bào)，并要求源重新建立路由，使傳輸效率降低。而當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性增大到很高時(shí)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)快速且大面積的變化會(huì)導(dǎo)致本地修復(fù)失效，反而會(huì)使數(shù)據(jù)包的傳輸效率降低，而采用源重新發(fā)起方式，傳輸效率基本保持穩(wěn)定。

圖1 移動(dòng)性與平均數(shù)據(jù)傳輸延遲????????????????????????????????? 圖2 移動(dòng)性與傳輸效率

自組網(wǎng)AODV路由協(xié)議中斷鏈修復(fù)的改進(jìn)