故障、高负载和不正确的实现方法。因为路由器位于网络的连节点,当它们失效时会产生重大的问题。最好的路由算法通常是那些经过了时间考验,证实在各种网络条件下都很稳定的算法。
(c)简单、高效、低耗
路由算法应该设计的尽量简单。即路由协议必须高效的提供其功能,尽量减少软件和应用的开销。当路由协议软件运行在物理资源有限的计算机上时,高效低耗尤其重要。 (d)灵活性
图6 几种常用固定网络动态路由协议的比较
路由算法还应该是灵活的,即它们应该迅速、准确地适应各种网络环境。例如,假定某网段断掉了,当知道问题后,很多路由算法对通常使用该网段的路径迅速选择次佳的路径。路由算法可以设计得可适应网络带宽、路由器队列大小和网络延迟。路由协议是实现路由算法的协议,几种常用固定网络动态路由协议的比较如图6中列表所示。 [NextPage] 三、自组网路由
1.自组网路由协议面临的问题
路由协议是自组网体系结构中不可或缺的重要组成部分,其主要作用是发现和维护路由。具体的说主要有以下几个方面:监控网络拓扑结构的变化:交换路由信息;确定目的节点的位置;产生、维护以及取消路由;选择路由并转发数据。常规的路由协议主要有两种:一种是基于距离矢量的路由协议,如RIP。一种是基于链路状态的路由协议,如OSPF。这两类协议都是针对有线固定网络而设计的,它们的拓扑结构是固定的,不会出现大的网络结构变化。 Ad hoc网络中由于节点的任意移动性导致拓扑结构动态、随机且快速地变化,这样常规路由在拓扑结构变化时,就会花很大的代价重新路由,而且协议状态将始终处于不收敛状态,占用大量的网络资源,致使信息的传输无法实现。另外,Ad hoc网络不能采用常规路由协议主要由于以下因素:
(a)Ad hoc网络中无线传输设备功率的差异以及无线信道中的大量干扰导致单向信道的
存在。
(b)无线信道的广播特性使得常规路由的网络选路过程产生许多冗余链路。 (c)常规路由的周期性广播路由更新分组会消耗大量的网络带宽。
(d)常规路由协议周期性的路由更新分组会消耗大量的节点能源。此外,某些常规路由协议需要的复杂计算使得CPU始终处于很高的负载之下,这也同样消耗了大量的能源,并将对有限的节点能源带来更多的压力。因此需要适用于Ad hoc。网络自身的路由协议。 2.自组网对路由协议的要求
自组网路由协议的任务是实现路由。但由于自组网具有动态拓扑、有限带宽、终端受限、存在单向信道等特点,对在其上运行的路由协议便提供出了许多具体而严格的要求。相对于有线网络,有些要求是自组网特有的,这些要求主要有:
(a)收敛迅速:自组网的拓扑结构是动态的,随时处于变化之中,这就要求路由协议必须对拓扑的变化具有快速反应能力,在计算路由时能够迅速收敛。
(b)提供无环路由:无论在有线网络还是无线网络,提供无环路由都是对路由协议的一项基本要求。但在自组网中,由于拓扑结构动态变化会导致大量已有路由信息在短时间内作废,从而更容易产生路由环路。在自组网中提供无环路由就显得尤为重要而且更难做到。 (c)避免计数到无穷:经典的距离矢量算法在某条链路失效时,有可能出现计数到无穷的情况。在自组网中,链路失效是经常发生的,这就要求在自组网中运行的路由协议必须能够避免计数到无穷,不采用或者改进会出现计数到无穷的算法。
(d)控制管理开销小:自组网中无线传输带宽有限,传送控制管理分组不可避免地会消耗掉一部分带宽资源。为了更有效地利用宝贵的带宽资源,需要尽可能地减小控制管理的开销。 (e)对终端性能无过高要求:无线移动终端使用可耗尽能源、CPU性能、内存大小、外部存储容量等都低于固定的有线终端,因此在自组网中不能对端性能要求过高。有线网络中用计算的复杂度来换取路由协议性能的做法,在自组网中不再适用。
(f)支持单向信道:在自组网中,有可能出现单向信道。支持单向信道,也是对路由协议的要求之一。
(g)尽量简单实用:简单有助于提高可靠性,有助于减少各种开销。在实现路由功能的前提下,力求简单,应是设计自组网路由协议的原则之一。但目前提出的路由协议都未达到以上所有要求,提出一种适应性强的路由协议是Adho。网络未来研究的一个具有挑战性的课题。
3.自组网路由协议的分类
传统的路由协议无法适应 Ad hoc网络的需要,因此必须选择或设计适用于 Ad hoc网络环境特点的路由协议。经过多年的研究,许多协议方案相继被提出。除了MANET
WG(Work Group)发布的DSR,AODV,ZRP (Zone Routing Protocol)等路由协议草案外,研究人员还发表了许多关于自组网路由协议的学术论文,如
DSDV(Destination-Sequenced-Distance-Vector Routing,目的节点序列距离矢量路由协议)、WRP(Wireless Routing protocol,无线路由协议)、CGSR(Cluster-head Gateway switch Routing,分簇网关交换路由)、轻型移动路由协议LMR和RDMAR(Relative Distance Miero-discovery Ad hoc Routing)等。根据发现路由的策略,可以将其分为主动路由和按需路由协议:根据网络逻辑结构,可以将其分为平面结构和分级结构两种;从网络逻辑角度出发,可分为平面路由和分级(层、簇、群)路由,如图7和图8列表所示。
图7
图8
图7 路由协议分类 图8 自组网中路由技术
另外,从是否使用GPS系统作为路由辅助条件的角度出发,还可分为地理定位辅助路由与非地理定位辅助路由。需要注意的是,分级路由中的分簇与网络管理控制中管理分簇不同。管理分簇引入簇首为中间节点,以减少管理消息开销,其目标与路由分簇不同,功能更弱。路由分簇中簇首负责跨簇分组的路由,其分簇基本目标为维护路由;网络管理控制协议为应用层协议,若低层路由协议也是基于分簇的,则可利用低层分簇,否则依赖于路由支持以交换控制消息。
1.主动路由协议和按需路由协议
主动路由协议采用周期性的路由分组广播,交换路由信息。每个节点维护去往全网所有节点的路由。主动路由的优点是当节点需要发送一个去往其他节点的数据分组时,只要路由存在,发送分组的延时很小。缺点是主动路由协议需要花费较高代价(带宽、电源及cPu资源等),尽量使得路由表能够跟上当前网络拓扑结构的变化。但动态变化的拓扑结构可能使得花费较高代价得到的路由表中的内容变成无效信息,路由协议始终处于不收敛状态。目前,这种类型的自组网路由协议提出了各种机制改善在这些方面的性能。按需路由协议是根据发送数据分组的需要按需进行路由发现的过程,网络拓扑结构和路由表内容也是按需建立的,

