路由協(xié)議范文
時間：2023-04-11 11:55:32
導語：如何才能寫好一篇路由協(xié)議，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
1、鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議又稱為最短路徑優(yōu)先協(xié)議，它基于Edsger Dijkstra的最短路徑優(yōu)先算法，比距離矢量路由協(xié)議復雜得多，但基本功能和配置相對簡單。
2、鏈路狀態(tài)協(xié)議是通告給鄰居一些鏈路狀態(tài)，運行該路由協(xié)議的路由器不是簡單地從相鄰的路由器學習路由，而是把路由器分成區(qū)域，收集區(qū)域的所有的路由器的鏈路狀態(tài)信息，根據(jù)狀態(tài)信息生成網(wǎng)絡拓撲結構，每一個路由器再根據(jù)拓撲結構計算出路由。
3、鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的優(yōu)點有創(chuàng)建拓撲圖，快速收斂，事件驅動更新，層次式設計等優(yōu)點。
4、鏈路狀態(tài)路由協(xié)議通常需要占用更多的內存，CPU處理時間和帶寬，對內存的要求源于鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的使用和創(chuàng)建SPF樹的需要。
（來源：文章屋網(wǎng) ）
篇2
【關鍵詞】 OSPF協(xié)議 安全性 報文驗證
OSPF全稱為Open Shortest Path First，屬于內部網(wǎng)關協(xié)議，在如今的互聯(lián)網(wǎng)之中應用最為廣泛。OSPF本身具有一定的安全性，但是其本身所具備的安全性卻并不能夠完全勝任新形勢下的網(wǎng)絡安全要求。為此，我們必須要加強對OSPF協(xié)議安全性的研究，在在此基礎上強化OSPF安全性。
一、OSPF安全機制
1.1 層次化路由結構
利用OSPF路由協(xié)議可以將自治網(wǎng)絡劃分成為多個區(qū)域，在每一個劃分之后的區(qū)域之中都存在有獨立的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，并各自獨立執(zhí)行鏈路狀態(tài)路由算法。這就可以讓本區(qū)域中的拓撲結構對區(qū)域之外的網(wǎng)絡進行隱藏，并可以讓自治系統(tǒng)在交換、傳播路由信息的時候的網(wǎng)絡流量得到減少，促進收斂速度的加速。
1.2 具有可靠的泛洪機制
在OSPF協(xié)議之中采用LSU報文來對路由信息進行攜帶，并運用協(xié)議本身所定義的泛洪機制讓區(qū)域之中的路由器的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫保持良好的一致性，讓路由選擇一致性得到保障。LSA是OSPF路由協(xié)議中路由協(xié)議的最小單元，由路由器生成，并在其中包含了LSA的路由器的標識信息，根據(jù)這個標識之下的機制，讓OSPF擁有一定自我糾錯的能力。
1.3 優(yōu)良的報文驗證機制
OSPF的報文之中包含了認證類型以及認證數(shù)據(jù)字段。當前，在OSPF路由協(xié)議中主要有密碼認證、空認證以及明文認證這三種認證模式。其中，明文認證是將口令通過明文的方式來進行傳輸，只要可以訪問到網(wǎng)絡的人都可以獲得這個口令，很容易讓OSPF路由域的安全受到威脅。而密碼認證則能夠提供良好的安全性。為接入同一個網(wǎng)絡或者是子網(wǎng)的路由器配置一個共享密碼，然后這些路由器所發(fā)送的每一個OSPF報文都會攜帶一個建立在這個共享密碼基礎之上的信息摘要。通過MD5算法以及OSPF的報文來生成相應的信息摘要，當路由器接收到這個報文之后，根據(jù)路由器上配置的共享密碼以及接收到的這個報文來生成一個信息摘要，并將所生成的信息摘要和接收到的信息摘要進行對比，如果兩者一致那么就接收，如果不一致則丟棄。
二、OSPF路由協(xié)議安全性完善措施
相對來講OSPF的安全性較高，在很多時候外部對其進行攻擊都是因為OSPF路由沒有啟用密碼認證機制或者是攻擊者對密碼破譯之后所實現(xiàn)的。當然即使是啟用了密碼認證也可以利用重放攻擊的方式來進行攻擊。要加強其安全性需要注意以下幾點：
2.1 對于空驗證與簡單口令驗證的防范
對于空驗證和簡單口令驗證帶來的安全問題，可以啟用密碼驗證來進行防范。當啟用密碼驗證之后，OSPF報文會產(chǎn)生一個無符號非遞減的加密序列號。在附近的所有鄰居路由器中會存放該路由器的最新加密序列號。對于鄰居路由器所收到的報文的加密序列號需要大于或者等于所存儲的加密序列號，如果不滿足該要求則丟棄。
2.2 對于密碼驗證漏洞的防范
在三種驗證方案之中密碼驗證是最為安全的一種，但是也并不是牢不可破的。即使是啟用了密碼驗證也不代表所有報文內容都是經(jīng)過加密后傳輸?shù)?，其中LSU報文頭部仍然會采用明文，這就存在被攻擊者篡改的可能性。即使是采用的MD5算法也并不是絕對安全，例如中國山東大學的科學家就已經(jīng)破解了MD5算法。對密鑰進行管理與維護需要較高成本，所以可以考慮和其他成本較低的方式進行結合，例如數(shù)字簽名技術。這樣可以對大部分的威脅進行有效的抵御。
但是用于生成與驗證簽名的開銷也是非常巨大的。一個路由器需要驗證簽名的數(shù)量會受到很多因素的影響，例如網(wǎng)絡之中路由器的數(shù)量、對網(wǎng)絡區(qū)域的劃分、鏈路狀態(tài)信息的變化以及刷新頻率等等。在OSPF之中，因為每一條外部子網(wǎng)絡徑存在有單獨的鏈路狀態(tài)信息描述，因此在網(wǎng)絡之中就有可能存在有成千上萬條這一類鏈路狀態(tài)信息。因此，還需要考慮到緩解這些信息對于路由器性能的影響。通常情況下采用的方法是在路由器之上采用額外的硬件，對OSPF路由協(xié)議進行改進，周期性或者是按需進行驗證簽名。在當前的研究方向是在利用密碼體制安全性的同時，利用有效的入侵檢測技術讓OSPF的安全性得到保證。
三、結語
作為一種應用非常廣泛的路由協(xié)議OSPF的安全性受到廣泛的關注，雖然其本身具有一定的安全性，但是卻難以滿足當前網(wǎng)絡安全形勢的需要。為此我們需要加強對OSPF安全性的研究，并積極思考如何對其安全性進行完善。
參考文獻
篇3
關鍵詞:WSN;路由協(xié)議;GEAR;GPSR
中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)04-0839-02
Routing of the Wireless Sensor Networks
HU Bai-yan
(School of Computer an Technology, Hubei Normal University, Huangshi 35002, China)
Abstract: Wireless Sensor Networks is composed of a large number of cheap sensor nodes who connet each other by the way ofnon-center and wireless multi-hop. This paper first introduces the properties,structures of WSN, and the classification of the routing.Then two kinds of routing based on the georaphy location and their advantages and defects are introduced in this paper.
Key words: WSN; routing; GEAR; GPSR
無線傳感器網(wǎng)絡(Wirless Sensor Network)是伴隨著微電子技術、嵌入式技術、無線通信技術和傳感器技術的發(fā)展而興起的一種新型的信息獲取技術。從其開始發(fā)展的20世紀90年代至今,受到業(yè)界的極大關注,被譽為是本世紀最具影響的技術之一。
無線傳感器網(wǎng)絡是由一組被隨意散步在工作區(qū)域的集成了傳感模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和通信模塊的傳感器構成的能夠根據(jù)所處環(huán)境感知對象信息,自主完成指定的任務的自組織網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。在軍事領域、工業(yè)控制、醫(yī)療健康、環(huán)境監(jiān)測、搶險救災、遠程控制領域都得到了廣泛應用。具有大規(guī)模,無分區(qū),無基礎設施的支持,以數(shù)據(jù)為中心,節(jié)點自組織性,節(jié)點體積小、成本低,多數(shù)節(jié)點不移動,多個節(jié)點監(jiān)測同一事件(Many to One),要求網(wǎng)絡系統(tǒng)有盡可能長的工作時間等特點。
1 無線傳感器網(wǎng)絡的體系結構[3]
無線傳感器網(wǎng)絡由匯聚節(jié)點、傳感節(jié)點和Internet及監(jiān)控系統(tǒng)組成,其體系結構如圖1所示。傳感節(jié)點之間采用無線多跳、無中心的方式連接,既感知消息,又作為路由轉發(fā)節(jié)點。匯聚節(jié)點監(jiān)聽并處理網(wǎng)絡發(fā)來的事件消息,查詢信息或任務等,將收集到的信息通過Internet或衛(wèi)星等送到遠程監(jiān)控中心[4]。
2 無線傳感器網(wǎng)的路由協(xié)議
2.1 無線傳感器網(wǎng)路由協(xié)議概述
不同于傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡,無線傳感器的網(wǎng)絡規(guī)模大,節(jié)點在網(wǎng)絡中隨機部署,節(jié)點的計算、通信能力有限,攜帶的能量也有限。節(jié)點只能獲取網(wǎng)絡的局部拓撲信息,所以無線傳感器網(wǎng)絡的路由協(xié)議設計具有挑戰(zhàn)性。
好的無線傳感器網(wǎng)絡的路由協(xié)議要求如下[5]:
1)能量高效性?？紤]硬件上的限制,路由協(xié)議應該盡量簡單。同時,路由協(xié)議不僅應考慮單個節(jié)點的能量消耗,還需要考慮整個網(wǎng)絡能量消耗的均衡性。
2)可擴展性。由于無線傳感器網(wǎng)絡規(guī)模大,節(jié)點只能獲取局部信息,路由協(xié)議應該能滿足大量節(jié)點協(xié)同全局工作。
3)魯棒性。路由協(xié)議應該能適應網(wǎng)絡節(jié)點變化及網(wǎng)絡拓撲結構的變化。
4)低延時性。路由協(xié)議應盡可能的降低任務發(fā)出到應答所需的時間,及時將數(shù)據(jù)傳送給遠程控制中心。
2.2 無線傳感器路由協(xié)議分類
無線傳感器網(wǎng)絡的路由協(xié)議是將數(shù)據(jù)信息從源節(jié)點傳輸?shù)侥康墓?jié)點的機制。人們針對不同的網(wǎng)絡需求研究了大量的路由協(xié)議,可以分為:1)以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議,其代表算法有SPIN(Flooding)[6],Directed Diffusion(Gradient)[7];2)基于集群結構的路由協(xié)議,其代表算法有LEACH[8],TTDD[9];3)基于地理信息的路由協(xié)議,其代表有GPSR[10],GEAR[11];4)基于QoS的路由協(xié)議,其代表有SPEED[12],RPAR[13]等。本文主要討論基于地理信息的路由協(xié)議。
2.3 基于地理信息的路由協(xié)議
1) GPSR[10]
GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing)是一種非常典型的基于地理信息的WSN的路由協(xié)議,其主要利用節(jié)點的地理位置信息,且假設所有節(jié)點都進行了位置的統(tǒng)一編址,每個節(jié)點使用貪婪算法轉發(fā)數(shù)據(jù),轉發(fā)是選擇鄰居節(jié)點中離數(shù)據(jù)包的目的節(jié)點更近的方作為轉發(fā)節(jié)點。
當出現(xiàn)當前節(jié)點到目的節(jié)點的距離比任何鄰居節(jié)點都短時,會導致數(shù)據(jù)無法傳輸。解決方法是采用邊界轉發(fā)。即數(shù)據(jù)沿著平面圖的邊界來發(fā)現(xiàn)路由。平面圖是一個二維空間的結構且其內無任意相交直線。對于GPSR算法,采用刪除網(wǎng)絡拓撲結構中交叉的邊來構造平面圖,構造的算法有RNG(Relative Neighborhood Graph)、GG(Gabriel Graph)。
邊界轉發(fā)采用右手法則,如圖2,分組從y到x后,下一邊沿(x,y)逆時針上的第一條邊確定,以后同樣。轉發(fā)的具體方法如圖3所示。數(shù)據(jù)在x處進入平面邊界轉發(fā),平面圖的邊把整個區(qū)域分成許多有界與無界區(qū),稱為face,數(shù)據(jù)沿face邊向目的節(jié)點D轉發(fā),沿同一face邊界時采用右手法則,遇到與xD相交邊時,切換到下個face。
GPSR算法的優(yōu)點是:采用局部最優(yōu)的貪婪算法,節(jié)點不需要了解全網(wǎng)的拓撲結構,減小了路由的開銷。適用于節(jié)點靜態(tài)也適用于節(jié)點移動的無線傳感器網(wǎng)絡。GPSR算法的缺點是:該算法需要其他定位方法來獲取節(jié)點的地理位置信息。節(jié)點需要維護鄰居節(jié)點的位置信息。當網(wǎng)絡通信量不平衡時,會破壞網(wǎng)絡的連通性,從而難以進行路由。
GPSR的同類路由算法還有GRA,f-GEDIR,c-GEDIR,2-hop GEDIR等,都是在GPSR基礎上針對鄰居節(jié)點信息,及有局部優(yōu)化問題時候采取的方式的改進。
2) GEAR[11]
GEAR(Geographic and Energy-Aware Routing)是一種基于地理位置信息,同時還充分考慮到網(wǎng)絡的能源有效性的路由算法。此算法假定節(jié)點已知本身與目標區(qū)域的地理位置信息,節(jié)點已知自己的剩余能量,且節(jié)點間的無線鏈路為對稱結構。路由選擇依據(jù)節(jié)點到目標區(qū)域的能量消耗和節(jié)點本身所剩能量,選取最小代價節(jié)點作為轉發(fā)節(jié)點的方式。GEAR算法傳送數(shù)據(jù)包括兩個階段:查詢目的區(qū)域路徑和目標域內的數(shù)據(jù)傳送。
在查詢目的區(qū)域路徑階段,如果所有鄰居節(jié)點能量相當時,采用傳統(tǒng)的貪婪算法來選擇轉發(fā),如不是,計算節(jié)點到達目的節(jié)點的代價來選擇鄰居作為下一跳轉發(fā)節(jié)點。當不知道實際代價時,使用估計代價。設Ni為當前節(jié)點的鄰居,R為目標區(qū)域的中心位置。則節(jié)點到達目標的實際代價為:
(1)
估計代價為:
(2)
在域內傳輸數(shù)據(jù)階段,可使用兩種方式,一種為泛洪,在目標區(qū)域密度較低時使用;一種為遞歸的目標數(shù)據(jù)傳送,直到區(qū)域只剩唯一的節(jié)點。
當節(jié)點的鄰居節(jié)點傳輸?shù)拇鷥r都比本地節(jié)點大的時候,會出現(xiàn)路由空洞,數(shù)據(jù)無法傳輸,這個時候選擇鄰居節(jié)點中代價最小的作為轉發(fā)節(jié)點。這時本地節(jié)點的轉發(fā)代價為:
F(N,R)=F(Nmin,R)+C(N,Nmin)(3)
其中,C(N,Nmin)為數(shù)據(jù)從本地節(jié)點到代價最小的節(jié)點的代價。
GEAR路由協(xié)議的優(yōu)點有:利用地理位置且考慮了節(jié)點的消耗與剩余能量,路由選擇可以達到局部最優(yōu),且使用區(qū)域遞歸算法對泛洪進行補充。GEAR路由算法的缺點在于:可能會出現(xiàn)路由空洞,路由開銷較大,且不適合在節(jié)點移動的無線傳感器網(wǎng)絡中用。
3 路由協(xié)議的研究成果與挑戰(zhàn)
在前面我們對現(xiàn)有的,尤其是基于地理位置信息的路由協(xié)議進行了簡單介紹。在現(xiàn)階段,無線傳感器的路由協(xié)議的研究還面臨許多方面的挑戰(zhàn),主要體現(xiàn)在:
1) 能源有效性:怎樣能提高能量效率,實現(xiàn)全網(wǎng)的能量均衡,延長網(wǎng)絡的生存周期。
2) QoS:由于無線傳感器網(wǎng)絡的能量有限,負載不均等情況,所以傳統(tǒng)的QoS算法不適合于無線傳感器網(wǎng)絡。傳感器網(wǎng)絡的QoS路由協(xié)議目前是一項有挑戰(zhàn)性的課題。
3) 路由安全性:無線傳感器網(wǎng)絡的路由協(xié)議極易受到攻擊,如何使用最小的代價獲得最好的安全性能,是今后努力的方向。
此外容錯性、可擴展性,IPV6與WSN的融合仍是WSN路由協(xié)議所面臨的挑戰(zhàn)。
4 小結
無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議的研究從起步到現(xiàn)在,已經(jīng)取得了顯著的成果,本文僅重點介紹了經(jīng)典的兩種基于地理信息的WSN路由算法。在以后的研究中,如何更好的實現(xiàn)能量高效性,如何更好的支持節(jié)點移動的無線傳感器網(wǎng),如何具有更好的可擴展性,如何適用于各種應用的場合,發(fā)揮作用,仍是今后路由算法的發(fā)展趨勢。解決的辦法有專用領域專用設計,跨層路由協(xié)議的設計及進行新技術的開發(fā)等[5]。
參考文獻:
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篇4
關鍵詞：《路由協(xié)議與配置》實驗 實驗教學模式 實驗教學實施
《路由協(xié)議與配置》是一門實踐性很強的課程，實驗是一個重要的教學環(huán)節(jié)，通過實驗不但可以強化所學習的理論，而且可以把這些理論知識轉化為實踐技能。使他們畢業(yè)后能順利地到中小型企業(yè)、公司從事網(wǎng)絡設計、組裝、管理和維護工作。為了實現(xiàn)這一教學目標，構建一個恰當?shù)膶嶒灲虒W模式極其重要。[1]
一、《路由協(xié)議與配置》實驗教學模式簡介
《路由協(xié)議與配置》這門課程，主要培養(yǎng)學生對網(wǎng)絡的分析、設計、管理與應用的實驗技能，加深對網(wǎng)絡理論知識的理解與應用，以達到懂、建、管、用的目的。通過《路由協(xié)議與配置》實現(xiàn)全過程的教學，即從質疑出的問題開始，經(jīng)設計、實驗、釋疑或分析該實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，寫出報告的過程中，是學生通過觀察和實驗手段處理《路由協(xié)議與配置》問題時的基本程序和技能，具備敢于質疑的習慣，嚴謹、求實的態(tài)度和不斷求索的精神，培養(yǎng)學生的觀察能力、思維能力和操作能力，學會思考問題、解決問題，提高學生對《路由協(xié)議與配置》學習的動機和興趣，培養(yǎng)一技之長。
《路由協(xié)議與配置》從本質上說是一門實驗課程，理論的建立，都必須以嚴格的《路由協(xié)議與配置》實驗為基礎。在觀察和實驗中，需要掌握基本程序和技能，要有嚴謹、求實的態(tài)度和勤于思考、尋求規(guī)律的探索精神，以及較強的觀察能力、思維能力和操作能力。為了更好地實現(xiàn)《路由協(xié)議與配置》實驗教學目標，需要恰當可行的實驗教學模式，即“理論，實驗，實訓，設計”四位一體。理論，即課堂中所學的知識“夠用”即可;實驗，即在學到的理論知識指導下，學會檢測某些《路由協(xié)議與配置》數(shù)據(jù)，學會使用基本的網(wǎng)絡設備，能按一定的要求正確完成《路由協(xié)議與配置》實驗操作，分析和處理所得結果;實訓，即與就業(yè)崗位緊密接軌的各種實驗;設計，即以現(xiàn)有就業(yè)崗位為目標，推進高級應用型人才的培養(yǎng)。[2]
二、《路由協(xié)議與配置》實驗教學實施
行動導向是一個教學論方案，它將認知過程與職業(yè)活動結合在一起，強調“為了行動而學習，在行動中學習”。教師是學的主導者和協(xié)調者，而學生則是學習的主體，學生在學習過程遵循“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估”這一完整的行動過程序列，在自己動手的實踐過程中，掌握職業(yè)技能、習得專業(yè)知識，構建屬于自己的經(jīng)驗和知識體系。教學的關鍵在于為學生創(chuàng)建“學習情境”，所以主要的教學場所以實訓室為中心，主要的教學組織形式是分組教學，主要教學方法為“理論，實驗，實訓，設計”四位一體。為了有效開展教學，我們根據(jù)計算機網(wǎng)絡技術專業(yè)特點加強了網(wǎng)絡實訓環(huán)境的建設，我院組建了網(wǎng)絡綜合實訓室，該實訓室由5個網(wǎng)絡實驗工作臺組成。這樣的網(wǎng)絡實驗室可以模擬出各種真實的網(wǎng)絡環(huán)境，滿足大多數(shù)的學習領域課程教學要求。[3]
《路由協(xié)議與配置》實驗的教學應由淺入深、循序漸進，由感性認識到理性認識。在教學中，興趣引導式教學是讓學生獲得對《路由協(xié)議與配置》的最直接認識、激發(fā)學生學習興趣的方法。比如，在講解靜態(tài)路由這一知識點時，選舉現(xiàn)實生活中的例子――交通指示牌，既貼近生活，又易于理解。啟發(fā)實驗式教學應以問題為驅動、引導學生思考和理解基本理論知識，并設置相關較容易理解并具有一定靈活性的實驗項目幫助學生們消化理論知識，啟發(fā)學生積極開動腦筋把理論知識和實踐相結合起來。其特點是強調學生學習的主體作用，實現(xiàn)教師主導作用與學生積極學習相結合;強調理論與實踐相結合，實現(xiàn)書本知識與直接經(jīng)驗相結合。一般來說，啟發(fā)式教學可分為置問、設置場景、解問、反饋與評價等幾個環(huán)節(jié)。
《路由協(xié)議與配置》實驗項目的設置應以導出問題為出發(fā)點、以引導學生學習和思考理論知識為目的;簡單的驗證式的實驗難以引發(fā)學生思考，達不到啟發(fā)式教學的目的。因此，在制定和選擇合適的實驗項目之前， 應當首先確定教學的理論知識點的相應問題，也就是啟發(fā)式教學的第一個關鍵環(huán)節(jié)―――置問。此外，因為不同層次學生的已有知識和理解能力有一定的差異，所以問題的確定也應當按照學生當前的基礎水平來進行;合適的問題才能激發(fā)他們解決問題的動機，釋放出他們的活力。在興趣引導式教學階段從學生的表現(xiàn)可以大致了解他們當前具備的基礎，可以由此進行問題的設置。完成了置問后，接著可以選擇合適的實驗來引導學生進行理論知識的學習。在實驗環(huán)節(jié)需要注意的是實驗場景的設計應當直觀易懂，并且為問題的提出完成順理成章的鋪墊，即具有目標導向性;另外，也要具有一定的彈性，即實驗應當包含盡量多的因素，以適應較多變化，避免出現(xiàn)限制學生思維的消極影響，有彈性的實驗場景也有助于學生提出創(chuàng)造性、研究性課題。在實驗中，可以采取小組實驗的形式。在一個小組中，不同學生將逐漸承擔不同的角色，如對實驗有深入了解的同學不只是自己正確就可以，還需要幫助其他同學共同完成，讓“小先生”的角色功能最大化。通過互動，提高學生之間探討問題的熱情，使他們變被動為主動的進行學習。實驗進行之前，可適當講述一些基本概念和基本原理，但不宜深入，更不能講述完一個章節(jié)或幾個章節(jié)之后再做實驗，否則很容易引起學生對課程不感興趣甚至厭學。實驗進行完之后，在課堂上應按預先設置的問題和實驗過程詳細展開分層理論模型的講述，在解釋問題的同時讓學生接受相關理論知識。講述完理論知識之后，學生對知識的掌握會由實驗時的感性認識上升到理性認識，此時教師可根據(jù)指導過程中觀察到的情況，請有代表性的小組派代表向全班講述本組實驗體會和根據(jù)學習的理論知識作總結。教師鼓勵他們大膽表述自己的意見，發(fā)揚教學民主并給出及時評價。最后教師針對各代表的報告情況，做出總結性講評。
三、《路由協(xié)議與配置》實驗教學模式評價
在實驗教學模式評價中實行以人為本的整體性評價。評價標準開放化，立足社會需求，做到課程標準與職業(yè)資格標準的接軌，實現(xiàn)課程標準與學生職業(yè)生涯發(fā)展的協(xié)調。評價主體多元化，不僅有學校和教師的評價，也有學生自評和互評，以及企業(yè)、行業(yè)的評價。實驗教學模式評價方式綜合化，采用過程性評價、階段性評價和結果性評價相結合，教師評價、學生評價、社會評價相結合。[4]
四、小結
隨著高等職業(yè)教育的跨越式發(fā)展，教育市場的競爭將日趨激烈，我院以“外語強，技能硬，綜合素質高”為培養(yǎng)目標，只有不斷更新理念，加強對實驗教學體系的改革與創(chuàng)新， 才能培養(yǎng)出適應不斷調整的產(chǎn)業(yè)結構的高級技能應用型人才，才能適應經(jīng)濟社會的發(fā)展， 實現(xiàn)辦學目標。
參考文獻
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篇5
關鍵詞 Ad hoc 網(wǎng)絡；路由協(xié)議；負載均衡；AODV；能量
1 引言
移動Ad Hoc網(wǎng)絡(MANET) [1 ]是由一組移動節(jié)點通過自組連接形成的多跳無線網(wǎng)絡。不同于有線網(wǎng)絡，它不需要固定的基礎設施。由于其自組織性、快速部署和無須任何固定設施的特點，MANET 有廣泛的應用，如戰(zhàn)地指揮控制、緊急災難恢復、礦場操作和研討會信息共享。MANET 正作為重要的、有前途的研究領域受到極大關注。
如今按需路由協(xié)議是移動ad hoc 網(wǎng)絡中應用最廣泛的一種路由協(xié)議。作為按需路由協(xié)議代表的AODV[2 ] 和DSR[3 ]都是以最短路徑作為路由選擇的標準，它們在網(wǎng)絡輕負載情況下表現(xiàn)良好。然而，在高業(yè)務量的情況下，AODV和DSR 的性能都急劇惡化[4 ] ，部分原因是由于其在路徑選擇時傾向于使用相同的節(jié)點作為中間節(jié)點，大量的數(shù)據(jù)通過少量節(jié)點傳輸，引起網(wǎng)絡的阻塞，從而導致較高的分組時延，部分節(jié)點也會過早地電池耗盡。許多研究者認識到，當網(wǎng)絡負載較重時，最短路徑并非是MANET 中用于路徑選擇的最佳度量[5 ，6 ] 。
與此同時，網(wǎng)絡負載平衡正受到越來越多的關注。MANE網(wǎng)絡的各個節(jié)點在充當終端角色發(fā)送和接收信息的同時，還作為路由中繼節(jié)點轉發(fā)信息。由于MNANET網(wǎng)絡特點，路由的選擇會直接影響網(wǎng)絡吞吐量，端到端時延，終端節(jié)點的能量消耗等參數(shù)。多數(shù)終端節(jié)點都采用有限電源模式，因此剩余能量就作為節(jié)點最寶貴的資源，一旦資源耗盡，終端節(jié)點就無法工作，也無法作為中繼節(jié)點繼續(xù)工作，進而導致整個網(wǎng)絡無法正常運行。然而，在一些節(jié)點能量耗盡的時候，其它節(jié)點還有過多剩余能量，這就造成了MANET網(wǎng)絡的能耗不公平性，還有些節(jié)點擔負著比其它節(jié)點更為重要的作用，一旦能量耗盡會對整個網(wǎng)絡造成巨大損失。因此，就需要在基于最短路徑路由的常規(guī)路由協(xié)議基礎上，更多的考慮網(wǎng)絡的能量損耗公平性，即負載均衡性能。
本文第2節(jié)介紹MANET 中負載平衡路由的相關工作;第3節(jié)描述路由協(xié)議LBAODV，提出一種新的路由選擇度量，它綜合考慮了節(jié)點的剩余能量，路徑的延時和跳數(shù)，試圖通過一種最優(yōu)路徑選擇算法來保護網(wǎng)絡中的低能量節(jié)點7第4節(jié)給出仿真環(huán)境、性能參數(shù)和仿真結果；最后提出結論和進一步的研究工作。
2 負載均衡路由協(xié)議的研究
目前提出的負載均衡路由算法主要有：MRP –LB (Multi - Path Routing with Load Balancing) [7 ] 、MSR(Multi - Path Source Routing) [8 ] 、DLAR (Dynamic Load- Aware Routing) [9 ] 、LWR (Load Aware Routing) [10 ] 、LSR(Load - Sensitive on Demand Routing) [11 ] 和LBAR(Load - Balanced Ad Hoc Routing) [12 ] 。這些算法的選路準則不再象普通的MANET 中的路由算法(如：AODV、DSR 等) 那樣，以“路由最短”作為選路準則，而是通過一些能夠反映網(wǎng)絡負載狀態(tài)的信息來作為選擇準則。表1 從選路準則、性能評價、是否需要周期性發(fā)送信息三個方面列出了目前已提出的主要的負載均衡路由算法的特點。
由于現(xiàn)有的ad hoc 路由協(xié)議缺乏網(wǎng)絡負載平衡能力，而且沒有考慮網(wǎng)絡中的每個節(jié)點的壽命，面對大量數(shù)據(jù)業(yè)務，協(xié)議不能提供令人滿意的性能。針對上述的不足之處，本文提出了LBAODV協(xié)議是綜合路由的負載均衡，延時和跳數(shù)來選擇最優(yōu)路徑的。改進主要基于以下幾個方面：
1）當中間節(jié)點收到RREQ消息后，首先判斷自己的剩余能量所處的狀態(tài)，進而來判斷是否進行轉發(fā)，從而防止了RREQ分組在全網(wǎng)范圍內的不必要轉發(fā)和某些節(jié)點的失效，減少了網(wǎng)絡擁塞，提高了系統(tǒng)吞吐量，并且平衡網(wǎng)絡負載，延長了重負荷節(jié)點的生存時間。
篇6
關鍵詞：VANET；MCCR；路由算法；吞吐率
中圖分類號： TP393文獻標識碼：AMCCR—A Distributed Routing Protocol in VANET
車載自組織網(wǎng)絡簡稱車載網(wǎng)絡（Vehicular Adhoc Networks，簡稱VANET），是一種新型的正在發(fā)展中的移動自組織網(wǎng)絡.VANET是具有高動態(tài)性的、快速移動的短程無線通訊網(wǎng)絡，它是由在道路上的汽車之間（簡稱V2V）以及汽車與路邊基礎設施間（簡稱V2I）無線通信組成的自組織網(wǎng)絡，車載網(wǎng)絡有望支持的實際應用包括交通警告廣播、動態(tài)路線規(guī)劃等.然而VANET有著網(wǎng)絡吞吐率不高等問題，制約了它的推廣應用，因此提供穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡連接和提高吞吐率成為近來VANET研究的熱點[1-3].
與傳統(tǒng)MANET不同的是：VANET具有節(jié)點移動迅速，網(wǎng)絡拓撲結構變化頻繁等特性[4-6].不少學者提出了各種路由協(xié)議來解決不同環(huán)境下VANET中的路由問題.無線Ad Hoc網(wǎng)絡傳統(tǒng)的路由協(xié)議根據(jù)路由發(fā)現(xiàn)過程的區(qū)別分為兩大類：按需（Ondemand）路由協(xié)議和表驅動（Tabledriven）路由協(xié)議，它們都是單信道路由協(xié)議.一類是動態(tài)源路由協(xié)議DSR （Dynamic Source Routing），DSR是一種按需路由協(xié)議，它允許節(jié)點動態(tài)地發(fā)現(xiàn)到目的節(jié)點的多跳路由.另一類是基于目的節(jié)點序號距離矢量DSDV （DestinationSequenced DistanceVector）協(xié)議，DSDV[7]協(xié)議是基于BellmanFord路由機制的表驅動路由算法，在該算法中，每個節(jié)點維護一張路由表，該表包括網(wǎng)絡內所有可能的目的節(jié)點和到那些目的節(jié)點的跳數(shù)值.每一條記錄帶有一序列號，該序列號是由目的節(jié)點分配的.該序列號使得節(jié)點可以區(qū)分過時的路由和最近的路由，從而避免路由環(huán)的形成.
湖南大學學報（自然科學版）2012年第11期揭志忠等：VANET中一種分布式路由協(xié)議MCCR 1 包含虛擬鏈路的網(wǎng)絡模型及算法
為了提高VANET的吞吐率，采用多信道路由是一個趨勢，若同時采用合作機制，則能有效地提高整個無線網(wǎng)絡的吞吐率.本文構建了擴展的適應多信道基于合作機制的網(wǎng)絡模型.設計了在多信道環(huán)境下有效的信道分配算法，以充分利用信道資源.
篇7
關鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡；路由協(xié)議；算法改進；LEACH算法
中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）04-0-02
0 引 言
火災是威脅人類安全的重要災害之一，屬于人員密集型場所的學校是學生的聚集地點，如果滾滾濃煙和熊熊烈焰發(fā)生在我們美麗的校園時，那將是十分危險的狀況。學生宿舍是校園內最容易引發(fā)火災的地方，因而預防學生宿舍發(fā)生火災是防火工作的重點。針對此種危害巨大的事件設計出一種基于無線傳感器的防火網(wǎng)絡。
1 相關內容
1.1 無線傳感器網(wǎng)絡
無線傳感器網(wǎng)絡（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量廉價微型傳感器節(jié)點部署在監(jiān)測區(qū)域內，通過多跳方式自組織成一個無線通信的網(wǎng)絡系統(tǒng)，各節(jié)點之間協(xié)作地感知、收集和處理網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中感知對象的信息，并將此信息加以融合后發(fā)送給觀察者。WSN節(jié)點的布署具有快速展開，抗毀性強等特點，不依賴于其他預設的軟、硬件設施。并且無線傳感器網(wǎng)絡應用之廣泛已經(jīng)涉及到各個領域，包括軍事、交通、工業(yè)、環(huán)保等眾多方面。
1.2 無線傳感器防火網(wǎng)絡
基于無線傳感器的防火網(wǎng)絡由一定數(shù)目的傳感器節(jié)點以無線自組織的方式形成。依次分為節(jié)點、網(wǎng)關、數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控中心以及終端的層次結構。傳感器節(jié)點具有對數(shù)據(jù)處理和對信息進行通信的能力，各傳感器節(jié)點負責搜集周圍區(qū)域的各種信息，進而將數(shù)據(jù)通過多跳的無線通信方式傳向匯聚節(jié)點。針對于學生宿舍無線傳感器的防火網(wǎng)絡是將傳感器節(jié)點部署在監(jiān)測區(qū)域即住宿區(qū)域范圍內，以物理位置的遠近為依據(jù)自組織成簇，當傳感器節(jié)點檢測到周圍環(huán)境空氣中的溫濕度變化以及煙霧的比例如果超出設定的閾值，則傳感器向匯聚節(jié)點（監(jiān)控室）發(fā)送所采集到的異樣數(shù)據(jù)，此時監(jiān)控室便會發(fā)出類似警報等的通知信號從而達到防火及快速救火的目的。在此過程中，終端節(jié)點如何在耗能較小的情況下將檢測到的信息傳送到匯聚節(jié)點將是本文研究的重點[1]。
2 適用于無線傳感器的防火網(wǎng)絡的路由協(xié)議
在防火網(wǎng)絡路由協(xié)議的研究中我們仍以無線傳感器網(wǎng)絡經(jīng)典的分簇路由協(xié)議LEACH算法為基礎。LEACH是一種典型的自適應分簇路由協(xié)議。LEACH中首次定義了一種概念“輪”，每一輪由兩個階段組成，即簇的建立及穩(wěn)定的數(shù)據(jù)通信 [2]。在簇建立階段，處于傳感器網(wǎng)絡中鄰近區(qū)域的節(jié)點通過動態(tài)的方式形成簇，并且以隨機的方式產(chǎn)生出簇頭；在數(shù)據(jù)通信階段，各簇區(qū)域內部的節(jié)點將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給簇頭，而各簇頭對接收到的數(shù)據(jù)包進行數(shù)據(jù)融合處理后將所得結果再傳輸給匯聚節(jié)點。為了延長網(wǎng)絡運行時間保持傳感器節(jié)點間能量的均衡消耗，按照輪周期性的隨機選舉策略選舉簇頭，每一輪簇頭選舉的方法為：編號為n的節(jié)點隨機產(chǎn)生一個處于[0，1]之間的數(shù)，如果這個數(shù)小于已經(jīng)設置的閾值T（n），那么此節(jié)點將成為本輪工作的簇頭。T（n）的計算公式如下：
公式（1）中，r為當前的運行輪數(shù)，p為網(wǎng)絡中選出的簇頭數(shù)占節(jié)點總數(shù)的比例，G為網(wǎng)絡運行的前1/p輪沒有承擔過簇頭的節(jié)點集合。當節(jié)點被選舉為簇頭后，便廣播一個聲明自己成為新簇頭的消息，而未當選為簇頭的節(jié)點則根據(jù)接收到消息信號的強弱程度決定加入的簇，并發(fā)消息給該簇頭。各簇頭與其簇內節(jié)點之間通過CSMS＼MAC協(xié)議通信，簇頭使用TDMA方式為自己簇內的節(jié)點分配不同的時隙進行通信，簇內普通節(jié)點只與簇頭通信只能在自己的時隙內進行，除此時隙之外節(jié)點的通信模塊將休眠，從而使得節(jié)點的能耗盡可能最小化[3]。此種方式的優(yōu)點在于網(wǎng)絡中各節(jié)點可以等概率擔任簇頭，從而保持網(wǎng)絡內各節(jié)點能量消耗的相對均衡，延長整個網(wǎng)絡的運行時間。其缺點有以下兩點：
（1）LEACH算法各簇頭使用單跳方式向匯聚節(jié)點傳輸信息，其能耗的不均衡性導致該算法不適合大規(guī)模的工作網(wǎng)絡；
（2）存在動態(tài)分簇導致簇頭頻繁變換和大量廣播當選簇頭的消息等這樣的額外開銷。
3 對相關路由協(xié)議的改進
4 對改進算法的仿真
4.1 仿真實驗場景設置
仿真過程中的使用參數(shù)：網(wǎng)絡中節(jié)點個數(shù)N=100；正方形仿真場景的邊長M=100；各仿真節(jié)點初始能量E0=2×109；無線通信模型中的幾個重要參數(shù)分別設置為Efs=10，Eelec=50×103和Eamp=0.001 3；簇頭節(jié)點對單位數(shù)據(jù)融合所消耗的能量EDA=5×103；相對于正方形場景基站位置的坐標p=[50，175]。
4.2 仿真結果與分析
首先在邊長為100的正方形仿真場景內以隨機方式部署100個傳感器節(jié)點。在以上仿真場景下，未改進的算法與改進后的算法其每一輪的能量消耗如圖1所示。
從圖1可以看出，本文改進后的算法在網(wǎng)絡運行中第一個節(jié)點能量消耗盡時，其網(wǎng)絡總能量明顯小于相同情況下的LEACH原算法的能耗，即改進后的算法能夠相對均衡網(wǎng)絡中的能耗。
從上圖仿真結果可以看到改進后的算法在延長網(wǎng)絡生命周期、均衡網(wǎng)絡能耗等各方面均比原算法優(yōu)越。原算法在選取簇頭時隨機因素比較大，每輪的簇頭選取中原算法均按照網(wǎng)絡前期運行中的節(jié)點是否當選過簇頭作為唯一的選擇條件，并不考慮節(jié)點的剩余能量及節(jié)點間的能量差異，這種選舉簇頭的方式會導致部分能量低的節(jié)點被選作簇頭從而嚴重加快這些節(jié)點的能量消耗速度。而本文改進后的算法比較全面的考慮了一個重要因素――各個節(jié)點的剩余能量水平，即網(wǎng)絡運行中會盡量選擇剩余能量較多的節(jié)點來充當簇頭，并且保證當選簇頭的節(jié)點其剩余能量要大于網(wǎng)絡內所有節(jié)點平均能量水平。
5 結 語
未來無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議除了能夠高效地利用節(jié)點的有限資源，保證網(wǎng)絡的安全路由能力和各傳感器節(jié)點之間很好地協(xié)作之外，還應該能夠支持網(wǎng)絡的一些個性需求。例如基于無線傳感器的防火裝置采用的路由協(xié)議應保證網(wǎng)絡高度的移動性、敏銳性及自組織能力，使傳感器網(wǎng)絡具備能夠作用在各種應用場合中的能力。
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篇8
關鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡；剩余能量；最佳簇首分布；蟻群算法
中圖分類號：TP393.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）18-0025-02
Research of Clustering Routing Protocol based on Energy Efficient Wireless Sensor Network
DU Jia-xuan1，YANG Jun
（1.School of Mathematics and Computer， NingXia University，Yinchuan 750021，China； work Administration Center， NingXia University，Yinchuan 750021，China）
Abstract：Traditional cluster-based routing protocols do not perform so well in network energy consumption and lifetime when the network is large，because energy consumption among cluster-heads are not uniform，the route between BS and cluster-heads may be not the shortest，the low data transmission efficiency.To solve these problems， based on residual energy and the best distance of the cluster head proposed a distributed clustering routing protocols EDAC. The base station selects a candidate cluster head based on the residual energy ， to be selected cluster head should within the best cluster head distribution optimum distance， using AC algorithm find the shortest path between each cluster head so that multihop transmission data. The simulation with MATLAB shows that the EDAC outperforms LEACH nearly 20% in the network lifetime.
Key words： WSNs；Residual Energy；Best Cluster Head Distribution；AC
1 引言
無線傳感器網(wǎng)絡WSNs[1]（Wireless Sensor Networks）是數(shù)目較大且具有計算能力和處理能力小型傳感器節(jié)點通過有限的能量供應進行數(shù)據(jù)采集的自組織網(wǎng)絡。在有限的能量供應下，傳感器節(jié)點將采集的感知數(shù)據(jù)通過某種協(xié)議傳送至基站，在這一過程中能量的有效利用是延長無線傳感器網(wǎng)絡生存時間的關鍵。學者們針對WSNs中能量有效利用問題提出了很多新穎的想法，其中分簇思想由于在實際應用中得到了良好的效果從而引起了學者們的廣泛關注。LEACH（Low energy adaptive clustering hierarchy）[2]協(xié)議采取隨機性的選擇簇頭把能量的消耗分布在無線傳感器網(wǎng)絡內的所有節(jié)點上。HEED[3]（Hybrid energy efficient distributed clustering）是基于混合能量和通信代價的特定概率公式選擇簇頭，剩余能量較高和低通信代價的節(jié)點才可以當選簇頭，但是該協(xié)議不保證最優(yōu)的簇頭數(shù)和網(wǎng)絡連通性.
通過對以上文獻總結得出，已經(jīng)存在的算法都存在簇首分布不合理，簇間通信耗能較高，分簇不均勻等問題。本文充分考慮了以上各算法的不足之處，主要針對各算法中簇頭分布不均勻，簇間數(shù)據(jù)傳輸能耗較大的問題，提出一種綜合節(jié)點剩余能量又考慮簇頭分布、簇內單跳簇間多跳分簇路由協(xié)議。
2 網(wǎng)絡模型和問題描述
本文采用的無線電能耗模型，發(fā)送端的能量主要消耗在無線電發(fā)送元件和功率放大器，接收端的能量主要消耗在無線電發(fā)送元件，實驗采用自由空間（功耗損失）多徑衰減（功耗損失）信道模型，主要與發(fā)送端和接收端之間的距離有關。
傳感器節(jié)點發(fā)送l-bit數(shù)據(jù)耗能：
（1）
傳感器節(jié)點接受1-bit數(shù)據(jù)耗能：
（2）
上式中，是發(fā)射電路元件功耗，為接收電路功耗，取決于數(shù)字編碼，過濾和信號擴散方式。l是傳送的數(shù)據(jù)包的大小，d發(fā)送端和接收端之間的距離，和為放大器功耗，取決于接收者的距離和誤碼率。，為距離門限，根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送者和接受者之間的距離，選擇自由空間信道模型或者多徑衰減信道模型。
3 改進協(xié)議設計
改進協(xié)議充分考慮了節(jié)點的剩余能量，與LEACH協(xié)議一致，本文也才用“輪”的概念。協(xié)議的沒輪分簇的建立和穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸兩階段。在簇建立過程中，我們首先由基站指定簇頭，由于初始能量相同，在以后的輪中我們根據(jù)節(jié)點的剩余能量選擇候選簇頭，候選簇頭如果在簇首最佳距離之間，則候選簇頭成為正式簇頭，并廣播已當選簇頭的消息，根據(jù)信號的質量非簇頭就近入簇。本文利用基于能耗的最優(yōu)簇頭數(shù)公式來計算控制簇頭數(shù)量。在數(shù)據(jù)傳送階段，我們利用蟻群優(yōu)化算法在簇頭之間找出一條最短的數(shù)據(jù)傳送路徑，有效的減少網(wǎng)絡開銷。算法使用的變量如下：節(jié)點剩余能量：ND_R_Energy，節(jié)點平均剩余能量：ND_Ave_R_Energy，簇頭數(shù)目：k。
3.1 簇的建立
在簇頭選舉開始時，第一輪簇頭由基站指派。第二輪開始時每個簇統(tǒng)計簇內節(jié)點的剩余能量信息，每個節(jié)點將自己的剩余能量發(fā)送給簇頭，各簇頭節(jié)點計算平均剩余能量，并且將計算所得結果傳送至基站，由基站計算整個網(wǎng)絡的平均剩余能量?；緩V播帶有平均剩余能量的消息，如果簇頭的剩余能量大于平均剩余能量則繼續(xù)當選簇頭，否則進行下一輪分簇。與由于簇頭的產(chǎn)生是均勻分布在網(wǎng)絡范圍內的，從第三輪開始，在一個簇頭的管理范圍之內，我們采取集中式簇頭選舉方式在每個簇范圍內選舉簇頭，建立新的簇。如果沒有被任何簇加入，則自己發(fā)送廣播消息成為簇頭。具體算法步驟如下：
1）大于平均能量的傳感器節(jié)點放入集合A，并由大到小排序，即；
2）被當做是第一個簇首，加入集合B中；
3）建立集合D，D是簇頭間距最佳距離范圍的集合。計算候選簇頭與的距離，并與集合D進行比較，距離在集合D內，則為簇首，加入簇首集合B中。否則，為普通節(jié)點；繼續(xù)計算下一個候選節(jié)點，繼續(xù)判斷，直到產(chǎn)生第二個簇首；
4）同理，在選擇第m（m>2）個簇頭時。必須保證它與前m-1個簇頭的距離都在D內。
5）如果簇頭數(shù)達到計算得到的最優(yōu)簇頭數(shù)k，我們就停止本輪選舉過程。
6）通過以上的步驟我們可以得到集合，此后每個簇頭節(jié)點管理簇成員節(jié)點。
7）如果需要重新分簇，我們主要考慮節(jié)點的剩余能量，簇成員節(jié)點之間計算簇頭競爭概率，概率最大者成為簇頭，并廣播自己成為簇頭消息，其他節(jié)點根據(jù)最小接收能量就近入簇，如果沒有被任何簇加入，則自己發(fā)送廣播消息成為簇頭。簇頭選舉概率由公式（8）給出
（8）
3.2 穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸階段
分別將簇頭和基站的坐標放入矩陣和中，利用蟻群優(yōu)化算法（AC）算法在簇頭和基站之間找到一條可行的最短路徑進行數(shù)據(jù)傳輸[4]。為了避免數(shù)據(jù)傳輸集中于同一路徑，過早的消耗完此路徑上距離Sink節(jié)點較近節(jié)點的能量從而導致該節(jié)點失效，我們采取下面辦法：
程序流程
1）初始化：簇首和基站的總個數(shù)、簇首和基站坐標、AC算法的相關參數(shù)；
2）基站運行AC算法，得到一條最優(yōu)路徑并且記錄離Sink節(jié)點最近（n/4）節(jié)點的編號，計算這些節(jié)點的ND_R_Energy；
3）如果ND_R_Energy小于ND_Ave_R_Energy，將此節(jié)點加入AC算法的禁忌表，標記為暫時不可傳輸節(jié)點。否則進入第四步；
4）基站計算分析所得路徑是否可行，程序結束，節(jié)點開始數(shù)據(jù)傳送。否則，轉到第2步。
當一輪數(shù)據(jù)傳輸結束后，重新進入簇的建立階段，進行下一輪簇重構，直至能量耗盡。
4 仿真結果分析
4.1 仿真實驗環(huán)境
本實驗采用Matlab軟件進行仿真分析，我們主要對LEACH協(xié)議及改進的EDAC協(xié)議進行了模擬，從網(wǎng)絡的死亡節(jié)點對比情況來進行性能分析。實際仿真參數(shù)相同如下表1所示。
4.2 性能分析
我們分別運行LEACH協(xié)議，EDAC協(xié)議10次，網(wǎng)絡中平均死亡節(jié)點（總結點-存活節(jié)點）對比情況如圖7所示，由對比可知EDAC協(xié)議第一個死亡節(jié)點出現(xiàn)要晚于LEACH協(xié)議（LEACH協(xié)議第一個節(jié)點死亡輪數(shù)是762，EDAC第一個節(jié)點死亡輪數(shù)為1050）。在死亡節(jié)點為80%時，LEACH協(xié)議運行了大約1200輪，而EDAC協(xié)議已經(jīng)運行了1500輪，從而EDAC協(xié)議使網(wǎng)絡生存期延長了20%。實驗表明，EDAC協(xié)議有效延長了網(wǎng)絡中第一個死亡節(jié)點出現(xiàn)的時間，而且在網(wǎng)絡有效的情況下，改進算法明顯延長了網(wǎng)絡的生命周期，最終有效提高了網(wǎng)絡的性能。
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篇9
【關鍵詞】車聯(lián)網(wǎng) 路由協(xié)議 AODV DSDV DSR
[Abstract] Three typical routing protocols of AODV， DSDV and DSR in VANETs were simulated and analyzed. By adjusting the number of nodes， three indicators of average end-to-end delay， normalized routing overhead and delivery ratio of packets were compared for these routing protocols. Network environments suitable for these three protocols were analyzed. Their scalabilities were addressed. Simulation results show that DSDV protocol has worse scalability， while AODV and DSR protocols have better scalabilities.
[Key words]VANETS routing protocol AODV DSDV DSR
1 引言
VANETs（Vehicular Ad hoc Networks，車載自組織網(wǎng)絡）作為移動自組網(wǎng)中的一種主流技術，具有無需基礎電信設施、動態(tài)拓撲、有限帶寬的特性，同時也具有能量不受限、移動速度快、移動軌跡可預測的特點[1]。駕駛者依靠車聯(lián)網(wǎng)，可以實現(xiàn)相互間點對點式的通信，能隨時掌握其他車輛部分信息和路況信息，并預先采取適當?shù)拇胧瑴p少和避免交通事故的發(fā)生[2]。
2 VANETs中的協(xié)議類型
當前，VANETs中的消息傳播機制可分為三類[3]：基于拓撲（Topology based）、基于地理位置（Position based）、基于廣播（Broadcast based）。
文章主要研究基于拓撲的消息傳播機制，對其中的典型路由協(xié)議的可擴展性進行研究，即通過網(wǎng)絡中的節(jié)點數(shù)增加時協(xié)議性能指標的變化情況來了解不同網(wǎng)絡協(xié)議的可擴展性。
基于拓撲的消息傳播機制主要是利用鏈路信息來選擇從源節(jié)點至目的節(jié)點的消息傳播路徑，依據(jù)它們的驅動方式，可劃分為先應式（Proactive）[4]和反應式（Reactive）[5]兩類，二者也分別稱為表驅動路由和按需路由。
表驅動路由的工作機理為：網(wǎng)絡中每個節(jié)點都事先建立其到網(wǎng)絡內其他各節(jié)點的路由表，并且實時對路由表進行維護。當有數(shù)據(jù)傳送請求時，只需查詢事先建立的路由表來確定發(fā)送路由，從而降低數(shù)據(jù)傳遞時延，如DSDV（Destination Sequenced Distance Vector，目的序列距離矢量路由協(xié)議）[6]。
按需式路由協(xié)議無需預先建立路由表，只有當節(jié)點需要數(shù)據(jù)傳輸時，才啟動路由發(fā)現(xiàn)工作，而且節(jié)點只需建立到其他部分節(jié)點的路由表，如AODV（Ad-hoc Ondemand Distance Vector，按需距離向量路由協(xié)議）[7]、DSR（Dynamic Source Routing，動態(tài)源路由）[8]。
可擴展性是指網(wǎng)絡在一定的條件下可以擴展到的規(guī)模。可擴展性受很多因素的影響，網(wǎng)絡中節(jié)點的移動速度與網(wǎng)絡負載的改變都會在很大程度上影響網(wǎng)絡的可擴展性。因此需要一種較為公平的仿真方案，使得可擴展性盡量與網(wǎng)絡的規(guī)模相關，而盡量與節(jié)點移動速度和網(wǎng)絡負載無關。
3 仿真環(huán)境及參數(shù)
移動模型采用Random Waypoint（隨機路點移動模型），針對三種常用的Ad Hoc網(wǎng)絡路由協(xié)議DSDV、DSR和AODV，在預先設定網(wǎng)絡基礎場景之上，把節(jié)點數(shù)從50擴展到100、150、200，假設50個結點分布在一個d×d的區(qū)域內，則結點數(shù)為N的網(wǎng)絡范圍為，其中n為節(jié)點數(shù)。設d=1000m，則平均每個節(jié)點所占有的面積為2×104m2，保持該比例不變，在四種不同的網(wǎng)絡規(guī)模下相應的面積可用表1來表示。然后設定仿真環(huán)境（以50個節(jié)點為例），50個網(wǎng)絡節(jié)點，暫停時間（pause times）為0s、10s、20s、40s、100s，節(jié)點最大運行速度（maximum speed）為20m/s，網(wǎng)絡拓撲的范圍為1000×l000m，移動模型為隨機點模型，通信源模型為連續(xù)比特速率，分組發(fā)送速率為2packet/s，無線網(wǎng)傳輸速率為1Mbps以及仿真時間為100s。
4 仿真結果及分析
4.1 分組平均遞交率
分組平均遞交率示意圖如圖1所示，該性能參數(shù)能反映網(wǎng)絡所能支持的最大吞吐量，它可以直觀地反映路由協(xié)議適應網(wǎng)絡變化的能力以及路由協(xié)議的正確性和完整性。
如圖1所示，三種路由協(xié)議在平均遞交率方面隨著網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)量的增加，都呈現(xiàn)出加速下降的趨勢，這是由于表驅動型路由協(xié)議DSDV需要周期性地廣播路由信息，占用了部分鏈路帶寬，同時隨著節(jié)點數(shù)量的增加，開銷也快速增加，所以當節(jié)點數(shù)為50時，其平均遞交率指標就出現(xiàn)明顯下降。并且由于DSDV協(xié)議是先驗式的路由協(xié)議，節(jié)點在高速的移動，鏈路很容易失效，一旦鏈路失效，無法快速地恢復鏈路建立，這就會導致分組的丟失。而兩種反應式路由協(xié)議在50個節(jié)點時，仍能較好地運行，分組平均遞交率接收率仍大于99%，這是由于按需路由只有在需要查找路由的時候才發(fā)送路由信息，避免了多余的路由信息。因此在相同場景中按需路由協(xié)議的分組傳送率優(yōu)于表驅動路由協(xié)議，而當網(wǎng)絡中節(jié)點數(shù)達到100時，DSDV的遞交率下降到了74%，兩種按需路由雖有下降，但遞交率仍然保持在94%～98%。當進一步增加網(wǎng)絡中的節(jié)點數(shù)量，使之達到200個時，AODV的分組接收率指標比其它兩種協(xié)議要優(yōu)異，這是由于AODV協(xié)議采用廣播方式進行路由回復，而DSR協(xié)議采用單播的路由回復方式，從而使AODV協(xié)議中的MAC層耗費低于DSR協(xié)議，所以AODV協(xié)議較DSR協(xié)議有更高的報文接收率。
4.2 路由開銷
在網(wǎng)絡負載方面，由于網(wǎng)絡規(guī)模是遞增的，所以不宜用路由負載來衡量，故用傳送每個數(shù)據(jù)報文所需要的控制報文數(shù)量來衡量路由開銷。這個性能參數(shù)是用來衡量協(xié)議效率以及可擴張性在低帶寬情況以及擁塞時的性能和能耗效率。
每個節(jié)點傳送的數(shù)據(jù)報文由節(jié)點本身作為源節(jié)點產(chǎn)生的數(shù)據(jù)報文和轉發(fā)別的節(jié)點的數(shù)據(jù)報文兩部分組成。如圖2所示，DSDV的路由開銷比AODV、DSR要小。這是由于DSDV是表驅動，網(wǎng)絡中的所有節(jié)點都要實時的維護一張路由表，并周期性地更新它，以保持路由的及時性和有效性，所以有較小的路由開銷。兩種按需路由協(xié)議在網(wǎng)絡中節(jié)點數(shù)量小于100時性能相近，而當網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)量達到200時，AODV的路由開銷大于DSR，這是由于DSR的控制報文是記錄源路由，而AODV記錄的是逐跳路由，當鏈路失效時，AODV產(chǎn)生的RERR（Route Error，路由錯誤）要遠遠多于DSR造成的。
4.3 端到端平均時延
在時延方面，三種路由協(xié)議的性能和分組遞交率類似，如圖3所示，當網(wǎng)絡中節(jié)點數(shù)量小于100時，端到端平均時延小于0.1s，在正常范圍之內。而當網(wǎng)絡中的節(jié)點數(shù)量增大到200后，三種協(xié)議的相應時延均有很大程度的增加，已經(jīng)到達了秒級，尤其是DSDV，其時延增大到6s級別。雖然AODV相比較時延最小，但也達到了1s級別，這是因為MAC層的負載會隨著網(wǎng)絡規(guī)模的擴展而增加，當MAC層的負載增加到一定程度時就會影響數(shù)據(jù)包的正常發(fā)送。DSR協(xié)議由于采用單播包使得其平均端到端時延大于AODV協(xié)議。從仿真數(shù)據(jù)來看，在網(wǎng)絡規(guī)模較大時，DSDV不適宜實時性要求高的業(yè)務。
5 結束語
對VANETs網(wǎng)絡性能的影響是多方面的，路由協(xié)議只是諸多因素中的一種。本文對幾種路由協(xié)議的性能做了分析比較：（1）AODV協(xié)議的可擴展性優(yōu)于DSR及DSDV協(xié)議，因此在拓撲變化頻繁的VANETs網(wǎng)絡環(huán)境中，應采用AODV路由協(xié)議。（2）分析仿真結果后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的AODV協(xié)議同樣也不適合大規(guī)模網(wǎng)絡，在節(jié)點數(shù)達到200時，其性能表現(xiàn)較差。（3）AODV適于城市中的VANETs，當在高速公路上時，網(wǎng)絡中各節(jié)點的高速運動所產(chǎn)生的動態(tài)拓撲會延緩AODV的收斂速度，產(chǎn)生大量不可靠的路由，繼而導致大量開銷。（4）基于AODV的改進有很多，如文獻[9]提出的PGB（首選廣播組，Preferred Group Broadcasting），它通過降低轉發(fā)數(shù)量來提高路由的穩(wěn)定性，降低因路由發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)生的開銷。文獻[10]將DSR協(xié)議的路徑收集機制引入AODV協(xié)議，可在一次路由發(fā)現(xiàn)過程中建立更多的路由，從而提高網(wǎng)絡的性能指標。文獻[11]中通過修改AODV中的一些報頭，使其能支持延時約束，并對延時進行預測，有效提高了網(wǎng)絡性能。當然，還有很多試圖提高協(xié)議性能的相關研究，相信隨著研究的不斷深入，適于車聯(lián)網(wǎng)應用的協(xié)議會不斷出現(xiàn)。
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篇10
近年來，車載自組織網(wǎng)絡(VANET)快速發(fā)展，路由協(xié)議的準確分類歸納和對比分析對未來研究有重要的意義。針對VANET中路由協(xié)議歸類分析不完善和未來發(fā)展趨勢進行綜述，依次從基于拓撲、地理和混合路由等方面進行分類歸納，著重介紹了一些經(jīng)典的地理路由協(xié)議并對其特點和性能進行分析，提出了優(yōu)缺點和改進意見。重點分析地理路由中未來研究熱點的延時容忍路由(DTN)和機會路由協(xié)議，提出了VANET路由所面臨的主要挑戰(zhàn)和潛在的機遇，并指出明確的研究路徑。
關鍵詞:車載自組織網(wǎng)絡；地理路由協(xié)議；延時容忍路由協(xié)議；機會路由協(xié)議
中圖分類號: TP393文獻標志碼:A
英文標題
Vehicular Ad Hoc network routing protocol and its research progress
英文作者名
FU Yuanke*, TANG Lun, CHEN Qianbin, GONG Pu
英文地址(
Chongqing Key Laboratory of Mobile Communications Technology, Chongqing University of Posts and Communications, Chongqing 400065, China
英文摘要)
Abstract:
In recent years, with the rapid development of Vehicular Adhoc NETwork (VANET), wellclassified routing protocol and comparative analysis are important for future study. This paper dealt with the ambiguous classification and deficient analysis of the routing protocol in VANET, classifying and summarizing the routing protocols on the basis of topology, geography and hybrid route in turn. Mainly introducing some classical routing protocols, it analyzed their characteristics and performance, and put forward the advantages and disadvantages as well as improvements. Special stress was put on the comparative analysis of Delay Tolerant Network (DTN) and opportunity routing protocol which would become hot spots for future geographic routing study. Besides, the major challenges and potential opportunities that VANET was facing were pointed out, which had laid the foundation of future protocol study and suggested the path to research clearly.
In recent years, with the rapid development of Vehicular Ad hoc NETwork (VANET), wellclassified routing protocol and comparative analysis has had vast importance for future study. This paper dealt with the ambiguous classification and deficient analysis of routing protocol in VANET, classifying and summarizing on the basis from topology, geography and hybrid route in turn. Mainly introducing some classical routing protocols, it analyzed their characteristics and performance, and put forward the advantages and disadvantages as well as improvements suggested. Laying special stress on the comparative analysis of Delay Tolerant Networks (DTN) and opportunity routing protocol that will become hot spots for future geographic routing study, it proposed the major challenges and potential opportunities that VANET is facing, which has laid the foundation of future protocol study and pointed out the path to research clearly.
英文關鍵詞Key words: Vehicular Ad hoc NETwork (VANET); geographic routing protocol; delay tolerance routing protocol; opportunity routing protocol