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OLSR路由協議的功率補償機制研究
來源:本站整理  作者:佚名  2012-04-17 10:45:40



針對物聯網無線傳感器監測系統,研究了適合稀疏分布傳感器節點下的無線路由OLSR協議。并對傳統OLSR路由協議進行改進。在網絡高可靠性要求和節點分布不均的情況下,引入了功率補償機制和自主切換機制,并對改進后的協議通過NS2進行了仿真實驗。實驗結果表明,該協議在可靠性和時延方面均有所提高,達到了提高稀疏節點無線路由網絡系統性能的目的。

0 引言
    無線傳感網絡節點多用于比較惡劣的環境,如戰場或各種地下作業,因此對節能和數據可靠傳輸的要求較高,同時由于節點分布不均勻,多為垂直和水平分布,傳統的路由協議如AODV(Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing),Gear,Leach等缺乏靈活性,且對節點定位要求較高。而先應式路由協議OLSR(Optimized Link state Routing)引入了MPR選擇機制,使得其有效減少路由開銷和保證節點傳輸的可靠性。
    OLSR是一種先驗式路由協議,已經被IETFMANET工作組正式公布為自組網路由協議的RFC標準。OLSR通過獲得的拓撲信息,利用Dijkstra算法進行路由計算,選擇到達目的節點的最短路徑。
    雖然OLSR協議具有很多優點,但研究結果表明,當節點分布稀疏時,使用OLSR協議獲得的數據吞吐量大幅度下降,同時延遲也增大。因此本文將對OLSR協議進行改進,使其在稀疏節點環境中也能取得較好的性能。

1 OLSR路由協議的改進
    本文提出的結合功率進行補償機制的改進OLSR協議,在節點密集處采用傳統OLSR協議,在節點稀疏處自動切換到改進后的OLSR協議。
1.1 OLSR路由算法的缺陷
   (1)不適應稀疏節點
    OLSR協議默認節點信號傳播半徑足夠大,保證源與目的節點之間存在通信鏈路使得網絡整體連通。但在節點稀疏或移動分布式無線網絡拓撲結構中,網絡拓撲頻繁改變,無法確保網絡的連通性及節點問始終存在通信路徑。
    (2)鏈路結構不均衡
    OLSR協議只有被選為MPR的節點才產生并轉發TC(TopologyControl)消息,默認情況下的TC只包含了MPR(MultiPoint Relays)選擇者的地址信息。在每個時刻,網絡節點的拓撲集里僅僅存在MPR鏈路信息,而塒其他的對稱鏈路或者單向鏈路不會反映到網絡拓撲集中。OLSR協議實驗可以得到10個節點情況下網絡拓撲圖如圖1所示,完整的拓撲圖如圖2所示。


    由圖1可以看出,節點3,7,8,9均未被任何節點選為MPR,它們沒有TC消息可以發送,同時節點8只有一條鏈路可以被廣播。
    節點8到目的節點只有一條可用鏈路,因此需要為這些MPR節點集中節點數為1的節點選擇一個備用的轉發節點,當MPR節點出現故障時,能夠及時代替MPR節點轉發。
1.2 稀疏OLSR路由補償節點選擇算法
    改進協議針對只有一條鏈路被感知的節點,在Hello消息中增加一個標志位,標志該節點MPR集中節點數量。
 協議開始后,按照傳統OLSR協議進行MPR選舉,MPR集合中的節點選出后,各個MPR節點檢查收到的節點Hello消息中的標志位,當標志位為1時,在網絡性能下降到一定程度時就可以采用補償算法選取相應的補償節點,增大補償節點發射功率,使它的通信范圍覆蓋MPR集合中惟一節點所覆蓋的范圍,這樣就解除了該惟一節點的不可靠性,以保證整個網絡的連通性。補償節點選擇流程如圖3所示。


    由圖3可得到補償算法如下:
    BEGIN
      DO在Hello消息中附帶子集節點上一次發送消息后的剩余能量信息;
      IF節點剩余能量>λ THEN
        MPR集合中的節點能量將要耗盡或者鏈路狀態變壞;

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