adhoc网络多路径路由协议的跨层设计研究

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1、AdHoc网络多路径路由协议的跨层设计研究摘要：0SI分层模型是无线或有线网络设计屮最基本最冇影响力的标准协议结构，目前的绝人部分网络都使用这种分层协议模型，近年来跨层设计则是在无线通信领域中被学者提出的一项创新理论，颠覆了传统协议设计；该理论的创新在于改进了协议层之间的独立工作原则，使各层之间能够共同协作并为网络用户提供高质量的应用服务。关键词：AdHoc网络；多路径路由协议；跨层设计中图分类号：TN925针对AdHoc网络路由协议的跨层设计是为了利用某些协议层之间的共享信息减少节点间相同协议层的信息交换和数据处理

2、开销，全局优化网络的同时可以提供必要的QoS保障。下图表述了自适应方法的AdHoc网络跨层设计的协议层。链路层控制数据传送率、发送功率、编译码以适应上层的应用；MAC层对时延、数据分组的优先级施行口适应控制；网络层根据当前节点、链路和业务状态信息合理地选择稳定可靠的路由；应用层根据莫下层的状态信息提供尽力而为的QoS保障。1AdHoc网络跨层设计原理跨层设计一定考虑AdHoc网络的如下特点：（1）无线信道不同于有线信道，它复杂、衰减且易受干扰，其带宽受限。隐藏终端和暴露终端两种情况是AdHoc网络中常见的，增加了网络

3、资源调度分配的难度。因此，各个节点之间如何在减少拥塞、避免冲突的情况下进行通信成为AdHoc网络技术中需要解决的关键问题之一。（2）AdHoc网络具有无中心、节点体积小、多跳传输等特点。由于节点体积小，主板无法集成较多芯片，从而导致节点功能冇限；节点间通过合作方式进行通信，同时具有终端和路由器两种功能；节点不仅能量受限，且需要处理、转发数据，维护状态信息及路由信息会导致节点负载和控制开销增加。因此，路由协议需要考虑到节点能耗和节点资源消费问题,以适应复杂的分布式控制算法。（3）在AdHoc网络中，终端节点处于移动状态

4、，无线网络拓扑结构和信道质量随时都在变化。信号衰减且互相干扰，容易产生多普勒效应；节点位置发生改变、信号干扰程度也在不断变化。1QoS基本概念及度量方法QoS从某种意义上来讲是一种针对网络的安全机制，用来解决网络延迟、拥塞等问题。目前，比较常见的AdHoc网络QoS方法如下：（1）动态服务质量保证机制。该方法基于资源预留、综合服务的，设定了预约请求范围，节点需在此范围内依据网络资源状况进行口适应调整并作出决策，更有效地提供应用服务。（2）支持QoS的信道接入协议。在AdHoc网络中，该方法是在节点之间无线信道不相互影

5、响的基础之上共亨信道和资源。（3）QoS路由：为用户提供充足的路由信息，各节点通过这些路由信息能够提高全网资源的利用率,并可寻找出符合QoS条件的路径。QoS路由是比较常见的方法，因为它易于与现有的路由算法相结合，扩展性较好。QoS路由能够准确反映AdHoc网络的基木特性，其主要表现在路径优劣的度量上。度量包括：端到端时延、时延抖动、带宽、丢包率等参数。基于AdHoc的多跳特性，QoS路由的度量单位采用链路度量，则链路度量与路径度量的关系可分三种情况：（1）相加型度量（2）限制型度量（3）相乘型度量路径P度量是路径中

6、各条链路度量相乘之积。vl、v2、…、vn表示路径P上的节点，Du（P）表示路径P的度量，Du（vi,vj）表示路径P上链路（vi,vj）的度量。衡量路山的QoS指标很多,找出能够符合这些指标的QoS路径属于NP完全问题，可用带宽和丢包率最能够反映无线侍道的质量和链路状态的变化，且这两个指标通过节点之间的信息交换容易获取；节点关于时延信息的获取本身是冇时延的，虽然信息冇点滞后，但被选择作为QoS参数比忽略该参数对寻找QoS路径更加科学。1ACQ-EAOMDV路山协议的跨层设计ACQ-EAOMDV路由协议利用物理层、链

7、路层和网络层进行跨层设计，同时在网络节点上增加了两个跨层模块，分别是参数采集模块和参数调用模块。参数采集模块主要负责在物理层、数据链路层和网络层上收集本节点与相邻节点之间的链路质量相关信息（链路时延、链路的投递率、数据传送速率和带宽等）、节点负载信息（节点时延信息、接口队列缓存容量的占用率等）和节点功率信息等；参数调用模块负载为网络层选取路由协议时提供统计信息，起到路由决策的作用。尽量避开负载较人的节点和传输质量差的无线链路，这样就可以降低网络拥塞概率，提高传输时延性能。假设源节点中没有到达目的节点的路由信息,这时就

8、必须启动路由发现，源节点广播FANT分组，FANT分组通过屮间节点的转发到达目的节点。FANT分组每达到一个节点都会记录该节点的剩余能量信息、负载信息和QoS信息等。根据节点MAC层的估计时延和接口队列缓存容量的占有率來直接反映负载状况。ACQ-EAOMDV路由协议通过如下方法來处理节点出现的拥塞问题：（1）利用相应的QoS参数以“扬低抑高”的