AODV协议中解决断链问题的两种方法

AODV协议中解决断链问题的两种方法

2.1 备用路由方法
由于常规路由协议维护完整的路由表，能得知网络中的拓扑情况，很容易在路由表项失效时找到备用的路由。而自组网由于网络特点的限制要实时维护完整路由表不现实，现有AODV中每个节点都要，并且只能维持一个到目的地址的路由。一种折衷解决路由断链问题的思路是维护多个到目的节点的路由，典型的有AODV-BR[5]，利用无线通信中广播信道侦听到的相邻节点发给其他节点的RREP信息建立备用路由，当检测到原路由中有断链时，就发出申请要求建立备用路由，有效地利用了无线信道的带宽，使广播的RREP可用于建立备用路由，而且备用路由就在原路由的附近，不会有很大的变动。建立多条路由用作断链时的备用路由可减少断链后的操作、降低延迟、减少丢包，但它以增加各节点开销为代价，对网络的性能可能会带来很大的负面影响。以AODV-BR为例，研究人员的仿真结果表明，在网络的吞吐量、端到端延迟等方面都有一定程度的提高，但是AODV-BR对节点本身资源的消耗很大。网络中每个节点不管自己是否为目的节点都要有意侦听网络中的RREP，将消耗很大的处理能力。而且，并非只有在路由链路周围的节点才运行这种侦听，网络中所有运行该协议的节点都会不断侦听，所以这类协议由于对移动终端本身消耗太大，在很多场合并不适用，故建立多个备用链路对于自组网不一定合适。首先，该方法已经近似于主动路由协议，借用了其维护网络连接的一些机制，虽然有优点，如快速恢复断链等，但对于自组网来说其负面影响也很大，因为自组网中大多数移动终端的处理能力都很有限。其次，自组网中断链情况由于拓扑变化很快而经常出现，而快速动态变化的拓扑结构也很容易造成备用路由失效，花费很大代价建立的备用链路实际上很多都被白白浪费了。同使用按需路由一样，只在发生断链的时候实时地查找可用的路由，恢复连接，才更为有效实用。所以目前解决协议的开销问题，包括网络开销和终端的开销是自组网路由协议设计中最首要的问题。

2.2 本地修复方法
传统的AODV在发现路由断路时使用源节点恢复的办法，即当RERR传回到源节点告知路由已断时，源节点重新进行路由发现。该方法虽然可靠但时延很大，所以最新的AODV中提到了本地修复的思想，由于造成断路的节点可能仍然在附近，因而断链处的上游节点可使用生存时间(TTL)比较小的RREQ广播来修复路由。但是，本地修复的使用效率受到一定的限制，尤其是网络中节点的移动性大小对其影响比较明显。使用OPNET软件仿真的结果如图1、2所示，仿真中假设20个节点在2 500 m×600 m范围内移动，节点移动速度在0~20 m/s之间设置，节点移动方向在0~360°随机选取，到达边界时或每运动一定时间后重新随机选择运动方向，仿真时间为10 min。
图1仿真结果表明，在采用本地修复后数据的延迟在节点移动性较小时比源重新发起方式小，但随移动性增加而增大，并逐渐劣于后者。因为采用源重新发起方式时，断路后数据包就被丢弃了；采用本地修复后，当出现断路时数据包会被存储在节点的缓冲区中，等待链路修复后继续完成传送。经比较，采用本地修复可以获得更低的数据分组丢失率。
上述结果同样可以通过图2中针对传输效率的仿真结果得到进一步说明。在节点移动性不高的情况下出现断链时，使用本地修复可以减小时延，提高数据传输的效率。如果采用源重新发起方式，节点就会广播RERR，丢弃数据报，并要求源重新建立路由，使传输效率降低。而当网络中节点的移动性增大到很高时，网络拓扑结构快速且大面积的变化会导致本地修复失效，反而会使数据包的传输效率降低，而采用源重新发起方式，传输效率基本保持稳定。

图1 移动性与平均数据传输延迟                                  图2 移动性与传输效率

自组网AODV路由协议中断链修复的改进