第2章 移动自组网路由协议
移动自组网
移动自组网一、介绍移动自组网（Mobile Ad Hoc Network，简称MANET）是一种无线网络体系结构，由一组移动节点组成，这些节点通过无线链路相互连接，并在没有中央控制的情况下自组织地进行通信。
相比传统的固定网络，移动自组网具有更大的灵活性和适应性，可以在没有基础设施的情况下实现临时网络连接。
二、拓扑结构移动自组网通常采用分散式的拓扑结构，节点之间通过无线链路连接，并根据网络中的动态变化自主地选择最佳的路由路径。
这种拓扑结构可以适应节点的移动和网络拓扑的变化，从而满足不同应用场景的需求。
三、路由协议在移动自组网中，路由协议是实现节点之间通信的关键。
常见的路由协议有以下几种：1.AODV路由协议（Ad hoc On-demand Distance Vector）：AODV是一种基于距离向量的路由协议，它通过建立路由请求和路由反馈消息来动态地维护路由表，实现节点之间的通信。
2.DSR路由协议（Dynamic Source Routing）：DSR是一种基于源路由的协议，它使用源节点将整个路由路径编码到数据包中，并通过逐跳传输的方式实现路由。
DSR具有较低的开销，适用于小规模的移动自组网。
3.OLSR路由协议（Optimized Link State Routing）：OLSR是一种基于链路状态的路由协议，它通过建立邻居节点列表和多点中继集合来组织网络拓扑，并根据网络状态实时更新路由表。
四、应用场景移动自组网具有广泛的应用场景，如下所示：1.军事通信：移动自组网可以被应用于军事作战、军事演习等场景，通过快速、可靠的通信实现指挥和控制。
2.紧急救援：在自然灾害或紧急事故发生时，移动自组网可以在短时间内搭建起临时的通信网络，帮助救援人员进行沟通和协调。
3.智能交通：移动自组网可以用于城市交通管理系统，实现车辆之间的信息交换和协同，提高交通效率和安全性。
4.物联网：移动自组网可以作为物联网的底层网络结构，连接传感器、设备和云端，实现设备之间的即时通信和数据传输。
移动自组网中一种基于锚点的避洞路由协议
Ｖ０ ｜９ ｌ２ Ｎｏ．４ １
企 业 技 术 开 发
Ｔ ＥＣＨＮＯＬＯＧＩ ＣＡＬ ＤＥＶＥＬ ＯＰＭＥＮＴ ＯＦ ＥＮＴＥＲＰＲＩ Ｅ Ｓ
２１ ０ ０年 ７ 月
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避 移 动 自组 网 中一 种 基 于锚 矽 洞路 由 协 议
仍存在些问题 ， ： 如 三角问题和盲 目避洞 问题 。 文章其它部分组织如下 ：第一部分介绍 了本路 由协 议 的 网 络模 型 ；第 二 部 分 提 出 Ｇ Ｒ路 由协 议 的设 计 方 Ａ 案 ； 三部 分 对 提 出 的路 由协 议 进 行 模 拟 与性 能评 估 ； 第 最
后 对 文 章进 行 了总 结 。
对 此 问题 ， 章 提 出 了一 种 基 于锚 点 的 避 洞 路 由协 议 ， 通 过 循 环 发 现 中 间 节 点 也 就 是 锚 点 ， 造 子路 径 ， 文 它 构 进 行 数 据 转 发 ， 效地 解 决 了这 个 问题 。模 拟 结 果表 明 ， 协 议 具 有 路 由延 迟 小 、 径 短 等 特 点 。 有 本 路
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张文增 ， 曾艳 丽
（ 南 省 水 利水 电学 校 信 息 中心 ， 河 河南 周 口 ４ ６ ０ ） ６０ １
摘 要 ： 着 移 动 自组 网 中路 由协 议 研 究的 深 入 ， 于地 理 位 置信 息 的路 由 应 用 范 围 越 来 越 广 ， 而 ＂ 源 节 点 随 基 然 － ３ 和 目的 节 点 之 间 存 在 洞 时 ， 经常 会 面 对 局 部 最 优 的 问题 ， 而且 有 可 能 会 选 择 一 条较 长 的路 径 进 行 数 据 转 发 。针
自组网协议
自组网协议简介自组网协议（Ad hoc network protocol）是一种用于无线网络中的通信协议，它允许设备在没有中央控制的情况下自动组成网络，实现互联互通。
自组网协议的设计目标是提供一种灵活、高效、自动化的网络架构，以应对各种环境和应用场景下的通信需求。
自组网协议的特点自组网协议具有以下几个特点：分布式控制自组网协议采用分布式控制机制，即网络中的每个节点都具有相同的权力和功能。
没有中心节点进行控制和管理，所有节点平等地参与到网络中，协同完成网络组织、路由选择和数据传输等任务。
自动组网自组网协议能够实现自动组网的功能，即在没有任何预先配置的情况下，设备能够自动发现和加入网络。
这种自动组网的特性使得自组网协议在无线传感器网络、紧急救援通信等场景中得到广泛应用。
动态路由自组网协议支持动态路由的能力，即网络中的节点能够根据网络拓扑的变化动态地调整路由路径。
当网络拓扑发生变化时，节点能够通过相互通信和协商，重新选择最优的路由路径，以保证数据的稳定传输。
网络容错性自组网协议具有较高的网络容错性，即当网络中的节点出现故障或者离线时，网络仍然能够正常运行。
自组网协议通过节点之间的多跳通信和路由重组，可以在一定程度上避免节点单点故障对整个网络的影响。
自组网协议的应用自组网协议在各个领域都有广泛的应用，以下列举几个典型的应用场景：无线传感器网络无线传感器网络是自组网协议的重要应用领域之一。
在无线传感器网络中，大量的传感器节点分布在被监测区域内，通过自组网协议自动组成一个网络。
传感器节点之间可以相互通信和协作，实时地采集、处理和传输环境信息，用于环境监测、地质勘探、智能交通等领域。
紧急救援通信在紧急救援场景中，往往需要在短时间内建立起一个临时的通信网络，以便救援人员之间进行通信和协调。
自组网协议的自动组网和动态路由特性使得它成为紧急救援通信的理想选择。
救援人员只需要携带一些便携式设备，通过自组网协议即可建立起临时的通信网络，实现实时的信息交流。
无线传感器网络中的自组网路由协议研究
无线传感器网络中的自组网路由协议研究第一章引言无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）作为一种新型的网络结构，具有广泛的应用领域，如环境监测、智能交通系统、农业物联网等。
在这些应用中，无线传感器节点之间需要进行高效、可靠的通信，而自组网路由协议作为无线传感器网络的核心技术之一，对构建和维护网络拓扑结构具有重要意义。
第二章自组网路由协议概述2.1 自组网概念及优势自组网（Ad hoc network）是指一种无线网络结构，在其中没有中央控制节点，所有节点通过协同工作来完成网络的组织和管理。
相比于传统的有线网络或基础设施型无线网络，自组网具有灵活性高、易部署、自组织性强等优点。
2.2 路由协议分类根据网络拓扑结构和路由信息的获取方式，自组网路由协议可以分为基于扁平拓扑的路由协议、基于集群结构的路由协议和基于层次结构的路由协议三类。
第三章无线传感器网络中的自组网路由协议研究现状3.1 单跳和多跳通信在无线传感器网络中，节点之间的通信可以通过单跳（unicast）或多跳（multicast）来实现。
在单跳通信中，源节点直接发送数据到目的节点，适用于目的节点在源节点的通信范围内的情况。
而在多跳通信中，网络中的中间节点会转发数据，使得远距离通信成为可能。
3.2 路由协议分类与比较根据网络拓扑结构和路由信息的获取方式，自组网路由协议可以进一步细分为以下几种类型：平面路由协议、层次路由协议、地理路由协议、多路径路由协议等。
不同类型的路由协议在网络拓扑结构、能耗、轨迹长度等方面有所不同。
3.3 典型路由协议描述介绍一些典型的自组网路由协议，包括经典的DSDV协议、AODV协议、DSR协议以及最新的LEACH协议等。
对这些协议的工作原理、优缺点、应用场景进行详细分析和比较。
第四章自组网路由协议的优化方法4.1 路由协议优化需求自组网路由协议优化的核心目标是提高网络的性能和可靠性，降低能耗。
移动自组网选播路由协议ARAD
移动自组网选播路由协议ARAD
彭革刚;李新宇;宋鹰;向黎生;沈清;李仁发
【期刊名称】《高技术通讯》
【年(卷),期】2013(023)003
【摘要】针对移动自组(ad hoc)网的特点,提出了一种适合ad hoc移动网络的选播路由协议——ARAD协议.该协议在充分考虑选播路由特点的基础上,将ad hoc 按需距离矢量路由(AODV)协议的路由发现机制与动态源路由(DSR)协议的缓存源路由技术相结合,在动态变化的ad hoc网络中实现了一种高效的选播路由.模拟结果表明,在动态的网络环境下,ARAD协议能够取得良好的性能.
【总页数】6页(P245-250)
【作者】彭革刚;李新宇;宋鹰;向黎生;沈清;李仁发
【作者单位】拓维信息系统股份有限公司博士后科研工作站长沙410205;拓维信息系统股份有限公司博士后科研工作站长沙410205;拓维信息系统股份有限公司博士后科研工作站长沙410205;拓维信息系统股份有限公司博士后科研工作站长沙410205;拓维信息系统股份有限公司博士后科研工作站长沙410205;湖南大学计算机与通信学院长沙410082
【正文语种】中文
【相关文献】
1.移动自组网络中一种基于选播策略的路由恢复方法 [J], 王建新;邓曙光;陈松乔;陈建二
2.基于水压的水下传感网络的选播路由协议 [J], 刘文博;王涛
3.基于混合策略的QoS选播路由协议 [J], 王涛娟;丁建强
4.移动自组网络中的选播技术 [J], 严伟;倪明选
5.移动自组网络中一种有效的选播路由协议 [J], 王建新;邓曙光;陈松乔;陈建二因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
移动自组网中的分段式负载均衡路由协议
种负载均衡 的分段 式路 由协议 。引入局部负载 中心点 的概念 ，对 中心点周 围区域 的负载进行计 算并构造 虚拟 环路。利 用虚拟环路进行路 由
选择 ，从而避开负载 中心点 ，实现 负载均衡 。模 拟结果表明 ，该协议能使 网络 的负载分布更均匀 ，相 比以前 的算法有 更好 的吞 吐率 。
Ｒ ｕ ｉｇＳ Ｂ— ＢＲ ｐ ｏｏ ｏ ＮＥ ． ｔ ｎ ｒｄ ｃ ｓ ｅｃ ｎ ｅ ｔ ｆｌａ ｅ ｔｈ ｃ ｌｕａｅ ｈ ａ ｆ ｅｎ ｄ ｓ ｎｔｅ ｒｇｏ ｏ ｔ （ Ｓ Ｌ ） ｒ ｔｃ ｌ ｎ ＭＡ Ｔｓ Ｉ ｉｔ ｕ ｅ ｏ ｃ ｐ ｄ ｃ ｎｅ ａ ｌｔｓ ｅｌ ｄ ｏ ｏ ｅ ｅ ｉｎ￣ｏ ｎ ｅ ｌａ ｎ ｉ ｏ ｈ ｔ ｏ ｏ ｃ ｔ ｏ ｈ ｔ ｉ ｈ ｕ ｄｔ ｄ ｈ ｏ
第３ ６卷 第 ４期
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２１ ００年 ２月
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网络 与通 信 ・
文章编号：１ｏ－ ２（ １） ＿ ９ ４ 文献标识码： ０ｏ ４８ ｏ０ ４ ｏ３ ２ ０ —０ Ａ
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自组织网路由协议
自组网路由协议的分类1.按照路由协议所依据的基本路由算法不同：基于链路状态（LS ）的路由协议、基于距离矢量（DV ）的路由协议、源路由（SR ）协议、反向链路（LR ）协议；2.按照路由建立的方式不同：先应式路由协议、按需路由协议、混合路由协议；3.按照路由协议所依据的网络逻辑结构的不同：平面结构的路由协议、分层结构的路由协议；4.按照路由协议所适用的网络规模不同：中、小规模路由协议、大规模（可扩展）路由协议；5.按照接收业务数据的目的节点个数的不同：单播路由协议、多播路由协议；6.QOS 路由协议：具备一定功能的QOS 保证能力7.利用地理位置信息的路由协议英春,史美林.自组织网环境下基于QoS 的路由协议.计算机学报,2001,10,24(10):1026-1033 本文路由协议的主要思想是根据无线链路两个重要指标：平均错误分组率和生存时间进行路由发现、选择和维护。
相对跳数而言，它们向用户提供了最用可能满足特定QoS 需求的信息流的传输。
本文从QoS 路由角度提出一种自组网环境下的路由协议：LS-QoS 。
基于QoS 的路由是指根据当前网络的资源信息和数据流的QoS 需求进行路由选择的机制。
LS-QoS 充分利用了自组网无线信道的广播特性，参考链路的两个重要指标-平均错误分组率和生存时间进行路由选择。
在LS-QoS 协议中，移动节点是按需进行路由请求的，从而节省了无线带宽，减低了电源开销。
网络模型：自组网抽象为一个有向图模型G=(V,E),其中v 是移动及诶单的有限集合，E 是有向无线链路边的有限集合。
每个移动节点都分配一个全网唯一的节点标识符i ，i ∈V 。
每个节点i 根据无线信号传播模型具有大小为R 的传播半径，信道传输率为B 。
如果节点j 在节点i 的传播半径内，则存在一条从节点i 到j 的有向边E[i,j]，E[i,j]∈E 。
E 集合随着时间而变化。
采用链路状态法思想设计的原因：首先，可以有效地利用自组网中存在的单向无线链路。
移动自组网中路由协议的分析与研究
混合协议就是为了融合先验式和反应式协议的优缺点 。
引 言
移 动 自组 网 （ ＭＡ ＮＥ Ｔ） 是 由移 动无线 设 备组 成 的 自 配 置 动 态 网 络 。网 络 中 的节 点 能 够 独 立 地 向各 个 方 向 移 动 。节 点 之 间 的 拓 扑组 网 允许 用 户 交换 信 息 而 不 用 考 虑 它们 变 动 的 基 础设 施 。
专 题 论 述
移 动 自组 网 中路 由协 议 的 分 析 与 研 究
吴 ｌ 大 院 仉
（ 深 圳 清 华 大学 研 究 院 Ｅ Ｄ Ａ重点实验室 ， 深圳 ５ １ ８ ０ ５ ７ ）
摘 要 ：移 动 自组 网是 一 种 由具 有 自配 置 功 能 的移 动 设 备 通 过 无 线 连 接 方 式 组 成 的 网 络 。 近 几 年 来 ， 对 无 线 自组 网 各 方 面 的研 究 十 分 突 出 ， 尤其 是 在 灾难 救 援 和 执 法等 领 域 。一 个 自然 而然 的 想法 就 是 ， 将 基 于位 置 的 操 作 引进 到 无 线 自组 网
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2.1路由协议概述
2.2路由协议面临的问题 2.3路由协议的质量要求 2.4路由协议的评价指标 2.5路由协议的分类 2.6 路由协议中的Qos保障问题
2.1 路由协议概述
路由协议功能：确定最佳路径和通过网络传输信息。
移动自组网的特点：节点随机移动性、网络拓扑高度动态、
是否需要周期性更新 路由信息的可用性 处理移动性
随移动性增加而增加
否 需要时有效
使用本地路由信息发现
一直有效
通知其他节点使路由信息保持一致
2.6.2 平面路由协议和分级路由协议
平面路由协议的优点：
不存在瓶颈效应，可靠性高，能缓解网络拥塞问题，且路由协议 没有管理节点移动性的任务。
平面路由协议的缺点：可扩展性差。
节点A的天线 覆盖范围
A
B
C
D 节点D的天线 覆盖范围
节点C的天线 覆盖范围
图2-3 隐藏终端问题
6. 路由维护
节点A的天线 覆盖范围
A
B
C
D 节点C的天线 覆盖范围
节点B的天线 覆盖范围
图2-3 暴露终端问题
2.7.3 Qos路由
移动自组网的Qos保障需要多层设计和协调来实现。
应用层 传输层 网络层
8. 节点休眠 9. 算法简单
2.4 路由协议的评价指标
1. 路由跳数
2. 路由建立时间 3. 路由开销 4. 端-端时延 5. 整网生存时间
6. 路由可靠性
2.5 路由协议的分类
移动自组网 路由协议 多播路由协议 （包括单/多路径） 单播路由协议 （包括单/多路径）
AMRoute、 AMRIS
非地理定位 辅助路由协议
地理定位 辅助路由协议
LAR、GPSR
平面路由协议 主动路由协议 OLSR、FSR、 DSDV
分级路由协议
按需路由协议 DSR、AODV、 TORA
ZRP、CBRP
图 2-1 移动自组网路由协议的分类
2.6.1 主动路由协议和按需路由协议
主动路由协议（表驱动协议、先应式路由协议）： 每个节点维护若干个路由表，表中包含网络中所有节点路由信息。 主动路由协议的优点：延时较小。
3. 路由协议的分类；
4. 路由协议中的Qos保障问题。
思考题
1. 什么是隐藏终端和暴露终端？ 2. 路由协议的分类有哪些？
（4）无线移动终端的局限性；
（5）单向信道的存在； （6）网络安全的有限性； （7）生存时间的短暂性； （8）网络控制的分布式。
2.3 路由协议的质量要求
1. 分布式操作
2. 收敛迅速
3. 无环路由 4. 支持单向链路 5. 网络安全 6. 对终端无过高要求
7. 避免无穷计算
主动路由协议的缺点： 不利于网络扩展，也不便于搭建节点密集网络。
典型主动路由协议： DSDV、WRP、FSR、OLSR、STARA、TBRPF等。
ห้องสมุดไป่ตู้
按需路由协议（源启动路由协议、反应式路由协议）：
节点不需要维护路由表，只需在源节点有通信需求时，搜索路径。
按需路由协议的优点： 开销小，能延长网络的生存时间；路由表项较少，内容较简单。
HTTP/RTP/…
TCP/UDP/ TCP-PEP Qos/安全/网间互连 /路由协议/IPv4/IPv6 IEEE 802.11系列 IEEE 802.15系列
网 络 接 口 层
数据链路层
能 量 控 制
Qos
物理层
无线链路
本章小结
1. 路由协议面临的问题；
2. 路由协议的质量要求，评价指标；
另外，
（1）存在单向信道；
（2）无线广播信道特性易产生许多冗余链路； （3）周期性广播会消耗大量的网络带宽和节点能源；
（4）复杂计算会消耗大量的节点能源。
故，常规路由不适合移动自组网。
移动自组网路由协议的设计面临的问题和挑战：
（1）网络的自组织性； （2）拓扑的高度动态性； （3）无线传输带宽的有限性；
2.6 路由协议中的Qos保障问题
2.7.1 Qos参数
Qos：即服务质量。
Qos参数：时延、带宽、分组丢失率、时延抖动、功率消耗、服务覆
盖范围等。
2.7.2 移动自组网提供Qos保障所面临的困难
1. 网络节点的移动性 2. 通信链路的不可预测性 3. 电池寿命的有限性 4. 隐藏终端和暴露终端 5. 安全性
典型地理定位辅助路由协议：
LAR、DREAM、GPSR、DV-MP、FORP等。
2.6.4 单路径路由协议和多路径路由协议
多路径路由协议的优点：
以低成本提供足够的冗余度，平衡网络负载，提高分组交付的可
靠性。
多路径路由协议的缺点：复杂度高，开销大。
典型多路径路由协议：
AOMDV、SMR、MP-DSR、MSR、TBRPF、CHAMP等。
传输多跳、无线信道不可靠、带宽贫乏等。
自组网路由协议分类：平面路由协议、层次路由协议和位置 路由协议。
目前，研究主要集中在保障Qos的路由、路由的安全、路由 协议的可扩展性、节能路由、支持单向信道的路由等方面。
2.2 路由协议面临的问题
基于DV的路由协议：收敛速度慢，出现路由环路。
基于LS的路由协议：路由控制负担较大，带宽资源消耗过多。
按需路由协议的缺点：延时较大。
典型按需路由协议： AODV、DSR、TORA、ABR、SSR等。
主动路由协议和按需路由协议的比较
表2-1
参数或性能 路由开销 路由建立延时 拓扑变化的适应性 维护路由表 主动路由协议 大 小 弱 全网路由表 比按需路由协议大 是 按需路由协议 小 大
强
无需路由表
产生的信令开销
平面结构
分级路由协议的优点：具有很好的伸缩性和扩展性。 分级路由协议的缺点：比较复杂，且需要针对不同应用的网络单独设
计；网络的稳定性和可靠性较低。
典型分级路由协议： ZRP、CBRP、CGSR、HSR、LANMAR、CEDAR、ZHIS等。
A
群首
B 群首
群2
群1
图2-1 分级网络示意图
表2-2
参数或性能 可扩展性 复杂度 使用范围
平面路由协议和分级路由协议的比较
平面路由协议 弱 低 小规模网络 强 高 分级路由协议 强 高 大规模网络 弱 低
健壮性
安全性
2.6.3 地理定位辅助路由协议和非地理定位辅助路由协议 地理定位辅助路由协议的优点：
能提高路由性能，适合拓扑结构高度动态变化移动自组网。
地理定位辅助路由协议的缺点：
实现成本高，路由协议复杂度高等。