多無(wú)線(xiàn)、多跳WMN網(wǎng)絡(luò)中路由度量的改進(jìn)

摘 要：以往的路由度量如最短路徑、ETX不適合于多無(wú)線(xiàn)、多跳WMN這種新型的無(wú)線(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò)。基于ETT的WCETT路由度量不僅考慮了分組丟失率和鏈路帶寬，還考慮到信道間的干擾和信道分集。通過(guò)分析總結(jié)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出：使用WCETT這種路由度量，網(wǎng)絡(luò)的TCP吞吐量得到了一定的提高。

關(guān)鍵詞：WMN；最短路徑；ETX；WCETT

WMN是基于IP協(xié)議的無(wú)線(xiàn)寬帶接入網(wǎng)絡(luò)，它是支持多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其無(wú)線(xiàn)節(jié)點(diǎn)是對(duì)等的，具有很強(qiáng)的延伸性。它是不同于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)和ad hoc網(wǎng)的一種新型的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。不同的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架需要不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，這又要求有不同的路由度量，如有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的路由度量是最短路徑，單信道無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的路由度量是ETX。對(duì)于這種新型的網(wǎng)絡(luò)采取什么樣的路由度量，才能提高選路效率，增大流量吞吐量？本文指出了現(xiàn)有路由度量在用于WMN網(wǎng)絡(luò)中時(shí)存在的缺陷，在以L(fǎng)QSR協(xié)議為基礎(chǔ)的條件下分析了一種新的路由度量WCETT。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出：WCETT這種新型度量增大了TCP的吞吐量，提高了網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率。

1 現(xiàn)有的兩種不同機(jī)制的路由度量

1.1 最短路徑

最短路徑策略是基于跳數(shù)的，在選路時(shí)以源到目的地的跳數(shù)最少為準(zhǔn)則來(lái)選取路徑的。相鄰的節(jié)點(diǎn)通過(guò)通告報(bào)文和響應(yīng)報(bào)文來(lái)交換選路信息，這些信息中包括路徑的費(fèi)用，即跳數(shù)。目前大部分選路協(xié)議都是采取這種路由度量的，如RIP協(xié)議，OSPF協(xié)議，IGRP協(xié)議等等。但在無(wú)線(xiàn)環(huán)境下，采取這種路由度量，選路效率比較低，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量受到了限制。

1.2 ETX（預(yù)期傳輸次數(shù)）

ETX策略是通過(guò)檢測(cè)鏈路上數(shù)據(jù)包的傳輸次數(shù)（包括重傳的次數(shù)）來(lái)選取路徑的。每個(gè)節(jié)點(diǎn)每隔一秒發(fā)送probe分組；probe分組包含前10秒內(nèi)從鄰居節(jié)點(diǎn)接收到的probe分組的數(shù)量。通過(guò)收集到的probe數(shù)計(jì)算出分組丟失率。假設(shè)源到目的地的單跳正向分組丟失率為pf，逆向分組丟失率為pr。如果發(fā)送方?jīng)]有接收到接收方返回的ACK認(rèn)證，則認(rèn)為傳輸失敗。失敗的概率為

2 一種新的度量算法-基于ETT的WCETT

3 路由度量仿真

3.1 仿真環(huán)境

假設(shè)共有23個(gè)固定節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)配備一個(gè)無(wú)線(xiàn)802.11a網(wǎng)卡，一個(gè)無(wú)線(xiàn)802.11g網(wǎng)卡。從23*22=256對(duì)接收、發(fā)送方當(dāng)中選取100對(duì)，TCP的傳輸時(shí)間為2分鐘。

網(wǎng)絡(luò)層采用LQSR路由協(xié)議，接入層采用CSMA協(xié)議。路由度量分別采取ETX和WCETT。

3.2 仿真結(jié)果分析

可知，隨著跳數(shù)的增加，基于WCETT這種路由度量的TCP吞吐量比基于ETX的稍大一些。由于取的是802.11a和802.11g兩個(gè)不同的頻率和信道，網(wǎng)絡(luò)的TCP吞吐量提高的幅度不大，但在真正的多無(wú)線(xiàn)條件下，其效果還是非常可關(guān)的。ETX不考慮信道的帶寬，忽略信道分集，即使信道的可用帶寬比較窄，只要該信道下的分組丟失率比較小，也選擇該信道，因此大多工作在802.11a，導(dǎo)致TCP吞吐量的降低。而WCETT考慮信道的帶寬和信道分集，當(dāng)802.11g信道上的可用帶寬比較大時(shí)，即使跳數(shù)可能增多，WCETT也會(huì)選取該信道，因?yàn)橛欣赥CP吞吐量的增大，傳輸效率的提高。

4 加權(quán)系數(shù)β對(duì)TCP吞吐量的影響

當(dāng)β=0時(shí)，WCETT只依靠分組丟失率和鏈路帶寬來(lái)選取路由，不考慮信道的分集，其TCP的吞吐量最小。當(dāng)β比較小時(shí)，如β=0.1，WCETT選路考慮信道分集的概率比較小，TCP的吞吐量提高的幅度不是很大。對(duì)于一條給定跳數(shù)的路徑，當(dāng)β=0.9、在跳數(shù)大于2時(shí)，其TCP的吞吐量相對(duì)大些。當(dāng)路徑跳數(shù)超過(guò)6時(shí)，β的取值對(duì)TCP吞吐量的影響不是那么明顯了，這主要是因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)時(shí)只使用了兩個(gè)不交叉的頻率。當(dāng)使用多頻率通信時(shí)，TCP吞吐量受影響的路徑跳數(shù)會(huì)增大。在實(shí)際通信中，要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載，動(dòng)態(tài)地選取β的值。

5 結(jié)束語(yǔ)

WCETT路由度量不僅考慮到分組丟失率和鏈路帶寬，還考慮到信道間的干擾和信道分集，在實(shí)際運(yùn)用中使用Dijkstra算法尋找WCETT值最小的路徑。在多信道多跳WMN網(wǎng)絡(luò)中，使用WCETT這種路由度量，網(wǎng)絡(luò)的通信容量、傳輸效率和吞吐量得到了很大的提高。

參考文獻(xiàn)

[1]Bay area wireless users group. http：//www.bawug.org/

[2]Mesh Networks Inc. Mesh networks technology overview. http：//www.meshnetworks.com.

[3]Richard Draves，Jitu Padhye，Brian Zill，Microsoft Research《多跳、多信道無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)路由協(xié)議》