摘 要： 根據(jù)無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點，對現(xiàn)有的路由協(xié)議進(jìn)行了分析，并針對其中一種典型的路由協(xié)議AODV延時過大的缺點進(jìn)行了優(yōu)化，即I-AODV。其在AODV中引入表驅(qū)動的機(jī)制，增加維護(hù)的鄰居節(jié)點數(shù)目，獲得更多節(jié)點的路由信息，在路由建立時達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)延時的目的。最后通過仿真軟件NS-2進(jìn)行了模擬測試，測試結(jié)果表明，I-AODV的網(wǎng)絡(luò)延時等網(wǎng)絡(luò)性能明顯得到了改善。
關(guān)鍵詞： 無線Mesh網(wǎng)絡(luò)；路由協(xié)議；AODV；I-AODV；網(wǎng)絡(luò)延時
無線Mesh網(wǎng)WMN（Wireless Mesh Networks）也稱無線網(wǎng)狀網(wǎng)或無線網(wǎng)格網(wǎng)，是一種新型的無線“多跳”寬帶網(wǎng)絡(luò)，一種高容量、高速率的分布式網(wǎng)絡(luò)。WMN是由移動Ad hoc網(wǎng)絡(luò)發(fā)展演變而來，并結(jié)合了WLAN（Wireless Local Area Networks）的一些關(guān)鍵技術(shù)，但更類似于移動Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和性能。
1 WMN路由協(xié)議設(shè)計
由于WMN的結(jié)構(gòu)與移動Ad hoc網(wǎng)絡(luò)和WLAN都有所不同，因此必須設(shè)計適合WMN的路由協(xié)議。WMN從本質(zhì)上來說是屬于移動Ad hoc網(wǎng)絡(luò)，而無線“多跳”網(wǎng)絡(luò)所共同面對的一個關(guān)鍵問題就是如何選擇合適的路由。因此，其路由協(xié)議設(shè)計原則上可以沿用移動Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議，但需要考慮其自身的特點。
WMN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖1可以看出，Mesh骨干網(wǎng)和終端用戶網(wǎng)具有各自的特點。WMN的骨干網(wǎng)路由器（MR）移動性非常低，并且不受能耗限制，而終端用戶則由電池供電，需要節(jié)能效率高的路由協(xié)議。又由于終端節(jié)點的計算、通信和存儲能力有限，因此要求WMN路由協(xié)議簡單、高效、穩(wěn)定，并能較好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭討B(tài)變化。
2 WMN網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議
參照移動Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的設(shè)計，WMN網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議可以大致分為表驅(qū)動路由協(xié)議、按需路由協(xié)議和分級路由協(xié)議。表驅(qū)動式路由協(xié)議主要包括DSDV、WRP和GSR等；按需路由協(xié)議主要包括DSR、AODV和TORA等；分級路由協(xié)議主要包括ZRP、ZHLS和DST等，如圖2所示。
3.5 仿真結(jié)果及分析
本文在相同的仿真環(huán)境里對AODV、I-AODV路由協(xié)議進(jìn)行仿真和比較其路由協(xié)議性能，分別采用建立時間、路由開銷、端到端平均延遲和平均跳數(shù)4個性能指標(biāo)來對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，仿真結(jié)果如圖7所示。
分析實驗數(shù)據(jù)可以得出：
（1）從路由建立時間來看，I-AODV比AODV要小，這主要是由于I-AODV協(xié)議中每個節(jié)點存放了相鄰2跳節(jié)點的信息，節(jié)省了一部分路由建立時間。
（2）從路由開銷來看，I-AODV的路由開銷和AODV相比并沒有提高，反而還略有下降，這主要是由于增加了hello包攜帶的信息和增加了每個節(jié)點維護(hù)的鄰節(jié)點數(shù)目所導(dǎo)致的。本文只是增加了一跳范圍內(nèi)節(jié)點，如果再增加一跳或兩跳，那么因此而增加的路由開銷將是非常可觀。
（3）從端到端平均延時來看，I-AODV比AODV要略為小些，路由建立時間短，平均延時也必將隨著減小，這也是由于每個節(jié)點增加了維護(hù)的鄰節(jié)點數(shù)量的原因。
（4）以跳數(shù)來看，I-AODV路由建立的平均跳數(shù)也比原AODV要小。跳數(shù)越小，網(wǎng)絡(luò)性能越好，特別是在目的節(jié)點距離比較近的情況下，就能直接找到路由，而不需要通過廣播路由報文來尋找和建立路由。
從上面的分析可以得出結(jié)論：在相同的環(huán)境下，對AODV進(jìn)行了優(yōu)化后，I-AODV明顯地提高了網(wǎng)絡(luò)性能，其減少了路由建立時間、端到端的延時和平均跳數(shù)，而且路由開銷并沒有顯著增加。因此，I-AODV更能適應(yīng)WMN網(wǎng)絡(luò)。
WMN由于具有高可靠性、可擴(kuò)展性以及良好的建設(shè)成本，已經(jīng)引起了越來越多的重視和發(fā)展，而路由技術(shù)作為WMN的關(guān)鍵技術(shù)之一，有著非常廣泛的研究和實用價值。本文詳細(xì)介紹了基于WMN的AODV路由協(xié)議，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，提出了I-AODV路由協(xié)議，即在AODV中引入分層的思想，對Hello報文進(jìn)行改進(jìn)，增加了維護(hù)的鄰節(jié)點（2跳）數(shù)目，并分析了I-AODV在理論上的可行性。最后，利用NS-2仿真軟件進(jìn)行模擬實驗，實驗結(jié)果證明了改進(jìn)后的路由協(xié)議I-AODV在網(wǎng)絡(luò)綜合性能上比原AODV具有明顯改善。
參考文獻(xiàn)
[1] 朱昌洪.無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議的研究[J].自動化儀表，2009，10（30）：72-75.
[2] 方旭明.下一代無線因特網(wǎng)技術(shù)：無線Mesh網(wǎng)絡(luò)[M].北京：人民郵電出版社，2006.
[3] 王月姣.無線Mesh網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2008.
[4] 許建，楊庚.無線Mesh網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究[J].江蘇通信技術(shù)，2006，22（3） ：11-15.
[5] Wang Lei， Zhang Lianfang， Shu Yantai， et al. Multi-path source routing in wireless ad hoc networks[C]. 2000 Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering， 2000：479-483.
[6] AKYILDIZ I F， WANG X， Wang W. Wireless Mesh networks： a survey[J]. Computer Networks，2005，47（4）：445-487.