試析高動態無線自組網路由協議設計

卜武

【摘要】近幾年來我國的無線通信技術與計算機技術都獲得了飛速發展，高動態無線自組網也獲得了廣闊的發展前景，并在各個行業領域獲得了廣泛的應用。在節點快速移動過程中，構建網絡需要較長的時間，無法確保數據端到端傳輸時延，同時也會造成較大的網絡開銷。而采用合理的無線自組網路協議可有效解決以上問題。綜上所述，本文將對高動態無線自組網路由協議設計策略展開簡單的分析，以期將路由結果進行優化。

【關鍵詞】高動態無線自組網；路由協議；設計策略；分析

前言：各界學者對無線自組網路由協議設計進行大量的研究，主要是滿足不同需求設計相應的路由協議，以此來確保無線自組網路的正常運行。本文主要針對高動態背景下，各個運動節點在自組網路中的運行過程進行分析，并提出將分簇路由協議作為基礎的設計策略，以期幫助無線自組網路可以盡快適應節點的高速運動及其他變化。

一、高動態無線自組網路由協議設計策略

在設計路由協議過程中，可采用混合式路由協議的方式進行設計，并將主動、被動式路由協議互相結合。簇作為其中的重要組成部分，在其內部的全部節點周期都含有全面的路由協議信息[1]。通過路由協議的設計確保在簇內通信相應的時間范圍內，以主動式路由協議進行維護。對于簇的外部來說，將路由協議作為基礎，將節點中含有數據包時將其發送，但并不包括該節點時，其中的成員節點會向簇首發送路由的請求信息。

（一）網絡運行過程

在高動態無線自組網運行的過程中，會使節點的運行狀態發生變化，可將其分為以下幾種類型：第一，節點不明確：在節點在入網初期時，其主要特征便是沒有明確身份。第二，成員節點，其主要是作為普通的網絡節點。第三，簇首節點。通過動態化的選擇方式，簇首節點的主要作用便是將簇內部的路由表與臨近的簇表提供維護。第四，簇間網關節點。利用動態化的選擇方式，其遵循的選取原則為橫跨臨近簇數目較多，且各個臨近的簇都需要進行動態化選擇，選取最終的簇間網關節點。

高動態無線自組網在運行過程中，會對以下幾種消息類型進行處理：第一，Hello消息。Hello消息的發出源頭為節點，可用于鄰居的發生過程。在Hello消息中還包含節點位置、節點身份[2]、節點鄰居數目。第二，本地拓撲通告消息。通過此種消息類型，在簇的內容完成交互，可將其用在簇內路由表的建立，其中還包含節點位置、節點鄰居、鄰居位置列表等。第三，簇拓撲通告消息。該類消息會在簇與簇首之間形成拓撲通告，包含簇首位置、中繼位置、簇成員數目等。第四，路由請求消息。消息會與未知路由的目的節點形成通信，如果與其通信的節點屬于成員節點，則會對簇首進行路由請求消息的發送。如果節點類型屬于簇首節點，則會對簇間網關節點對路由請求消息進行發送。

（二）網絡搜索

在站點建立完成之后便可以對當前網絡進行搜索，若果接受到由網絡成員所發送的消息則說明網絡成立，可以開始建立簇首信息，將通信密鑰獲取，最終將成員入網完成。如果并沒有受到來自網絡成員所發送的消息，則說明不存在網絡。這時需要發起相應的網絡建立，并讓自身成為簇首，之后通信密鑰便會生成，還會生成相應的安全參數。

（三）入網運行

在站點加入相應網絡之后，便可以與網絡之中的各個成員形成通信狀態，并對路由以及簇拓撲結構進行維護。

（四）簇首的拓撲維護

在網絡成員脫離通信狀態之后，或是沒有接收到網絡成員的信息，便將這種情況視作離開簇，簇首則會將該成員的相關消息進行刪除。在成員加入網絡中之后，便會收到該成員發出的新節點通信消息，簇首便會增加該成員的通信消息。

（五）簇成員拓撲維護

在簇首離開之后，如果在規定時間范圍內沒有接收到簇首發送的消息，或是簇首自行推出網絡，將這種情況視作為簇首離開簇，簇成員將會選取出新簇首將之前的簇首進行取代。

二、分簇首的形成與維護策略

在高動態無線自組網開始正常運行之后，會開始形成簇。各個簇的組成結構為各個節點，且各個簇為一個簇首節點構成。無論是簇首節點還是簇內部的節點都為鄰居狀態。在網絡開始成立之初便會形成簇，而多個簇的網絡拓撲結構開始形成時會由以下幾個步驟組成。第一，由節點開始發送Hello消息，此時的初始狀態并沒有確定。第二，簇首在接收消息之后便會觸發相應的機制[3]，并對Hello消息進行發送，或是將本地拓撲通告消息發送出去。第三，簇發送Hello消息之后將會由節點接收，并將節點的狀態更換為成員，使其加入到簇的內部中。第四，由于節點鄰居的數目在網絡中是最多的，因此會將本節點作為簇首節點。第五，在經一定時間之后，若是簇首、節點并沒有發送其他消息，便會將節點的身份更換為簇首。

在對簇進行維護的過程中，主要是由于網絡的拓撲結構出現變化，從而對簇結構進行維護。造成網絡拓撲結構發生變化的主要原因為網絡中有新的節點加入、節點從簇的內部離開、簇首離開等。

全網絡簇拓撲結構在運行過程中，會將簇拓撲通告消息進行接收，并將跳數范圍確定，確保簇首以及其他成員的消息可及時到達。在簇拓撲表中主要包含的信息為簇拓撲消息，應對其中存在的兩個表進行維護：第一，鄰居簇表。對鄰居簇表進行維護的對象為簇首，其主要作用是將簇首的各項信息進行記錄，其中信息內容包含簇首位置、簇間網關位置等。第二，簇拓撲表。簇拓撲表的維護與建立工作主要由簇首來完成，簇首會對簇拓撲通告消息進行發送，并通過與各個簇相關聯的節點。簇間網關節點會將高動態無線自組網絡中的各個簇首與成員發出的消息進行記錄，主要包含簇首位置、下一跳簇首位置等。

結語：在對高動態無線自組網路由協議進行設計的過程中，應將高動態無線自組網的實際運行狀態以及運行特點作為基礎，對路由協議的模式進行合理選擇，才能確保數據傳輸符合網絡所處理各項業務的需求。另外，應將簇間路由協議設計不斷優化，確保其不會受到網絡節點產生的不良影響，將路由協議設計方案不斷完善與優化，促進高動態無線自組網的持續發展。

參考文獻：

[1]王文弢，卿利. 高動態無線自組網路由協議設計[J]. 電訊技術，2012，05：804-807.

[2]毛曉峰. 無線傳感器網絡與車載自組網路由技術研究[D].復旦大學，2008.

[3]孫亞明. 車載自組網路由協議研究[D].杭州電子科技大學，2014.