具有全互联立方体拓扑结构的移动自组织网络的自适应路由算法研究

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移动自组织网络最大的特点是无中心、节点具有多跳转发的能力。因此路由是移动自组织网络研究的关键技术之一。现有的移动自组织网络路由算法可分为先应式、反应式和混和式三种。先应式路由周期性地进行路由维护得到网络整体拓扑信息,这在移动环境下造成大量的带宽和节点能量消耗;反应式路由则事先并不保留拓扑信息,它只在需要节点需要路由时开始寻路,这造成了寻路延迟;混和式路由事先保留部分拓扑信息用于寻路,这良好地协调了带宽消耗与寻路延迟。本文所研究的具有全互联立方体新型拓扑结构的移动自组织网络的自适应路由就是一种混和式路由。 本文详细分析了全互联立方体新型拓扑结构的移动自组织网络。全互联立方体拓扑结构把网络划分成簇,形成层次拓扑结构,网络扩展由部分节点完成;各网络节点只保留部分拓扑信息。它具有层次化、固定的网络节点度、良好的链路容错能力、规律的地址编码特点。分析结果表明,此新型拓扑结构的移动自组织网络能良好适应网络环境如节点移动、无线链路不稳定等,具有负载均衡、易路由、易扩展、维护拓扑结构开销小等良好性能。 本文深入研究了全互联立方体拓扑结构的移动自组织网络的路由,提出了一种能自适应于链路状态变化的路由算法。该算法利用全互联立方体拓扑结构信息和规律的地址编码寻找路由,具有按需寻路、简单、快速转发等特点,降低了网络开销、节点计算复杂度和缓存要求。该算法能自适应无线链路状态的频繁变化和节点的移动,具有快速收敛能力和良好的端到端传输可靠性。 仿真结果显示,全互联立方体拓扑的自适应路由具有良好的端到端吞吐率。即使链路失效率为0.4,端到端吞吐率依然为90%以上,显示了算法良好的传输可靠性。相比于现有层次状态路由(HSR,Hierarchical State Routing),所提出的自适应路由算法具有更好的吞吐率和负载均衡能力。 在Linux OS上实现了系统测试平台。测试结果验证了路由算法的正确性和路由系统的可实现性。
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