無線網移動通信數據傳輸性能優化設計

摘 要：在當今時代，隨著無線互聯網用戶的不斷增加，給無線網絡移動通信數據傳輸性能帶來了很多新的要求。本文中為了有效提高無線網移動通信數據通信效率，采用了優化傳輸性能的方法，提出了一種新型分組頭壓縮的算法（PHC-DSR），較之傳統主要運用動態源路由（DSR）算法有很大進步。

關鍵詞：無線網；數據傳輸；性能優化

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）17-0284-02

1 引 言

DSR算法是Adhoc網絡的路由算法中很具有代表性的一種，DSR全名叫動態源路由（Dynamic Source Routing，DSR），其本質是一種非常典型的按照需求不斷更新反應路由的協議。但是，它還是存在著一些不足，比如說它的數據傳輸開銷很大，為了克服這些弊端，相關學者提出了新型分組頭壓縮DSR算法。

2 傳統算法的弊端

傳統DCR算法中的中間節點只需根據緩存路由表轉發數據即可，可以有效減少路由開銷、分組沖突和大規模路由更新信息的傳遞。但是它的缺陷也同樣很明顯，為了有效地提高數據傳輸效率，相關學者提出了多種改進型DSR算法，其目的主要是為了改善傳統DSR算法中節點轉發的每個數據分組頭都需要攜帶完整的路由數據信息，數據傳輸分銷較大的難題。其代表主要為：一種具有地址列表壓縮功能的DSR算法（HB-DSR）和一種基于EST路由自動縮短的DSR算法（EST-DSR）。HB-DSR算法雖然改善了DSR分銷較大的難題，但是數據分組頭還是很大，沒有有效地解決問題。EST-DSR算法是用預期發送時間來評測鏈路質量，進行路由的自動縮短，發送數據包進入鏈路，進行在緩存中自動尋找到達目標節點更短的路徑，這種方法雖然提高了路由質量，但是由于數據包較大的緣故，會導致通信開銷的問題。故而新型分組頭壓縮的算法（PHC-DSR）為更好地優化無線網通信數據傳輸性能應運而生。[1]

3 新型算法概述

PHC-DSR算法由兩個階段構成，分別為路由發現和數據包傳輸。路由發現是指尋找源節點到目標節點的最優路徑，數據包傳輸是指在上述尋找到的路徑上傳輸壓縮數據包。

3.1 新型通信傳輸系統傳輸原理

DSR算法是根據Adhoc網絡的特點所創建，由研究對象決定網絡模型，所以移動節點隨機分布在二維平面上，遵循隨機無規律的運動模式，節點的無規律運動性會導致網絡數據模型的不斷更新，每一個節點都有單獨的運動軌跡，可以用同樣的標識來標記節點的地址。假設所有的運動節點都具有相同傳輸效率，如果兩個節點運動到彼此的傳輸距離內，則兩者之間存在可以進行數據傳輸的鏈路。

當源節點想與目標節點進行通信連接時，將整個過程分成兩步。第一步應該檢驗緩存中是否存在該傳輸路徑，如果緩存中儲存了源節點和目標節點的傳輸路徑，直接進行下一步。如果緩存中沒有儲存，那么就由源節點不斷發送請求數據包，進行可用最短路徑的收集工作，中間節點收到數據包后，記錄下位置信息，然后繼續傳送到相鄰的下一個節點，不斷地進行這一過程，直到將數據包傳送到目標節點。第二步目標節點開始創建回應路由數據包，同時開始核算路徑的摘要信息，將其儲存于緩存中，以上述相反的路徑將數據包傳送到中間節點，并在此進一步核算路徑的摘要信息，核算完畢后繼續傳送到相鄰的下一個節點，重復核算路徑摘要信息的過直到數據包重新回到源節點。[2]PHC-DSR的核心技術點即進行分組頭路徑的摘要信息壓縮就在這一步進行，但是十分依賴網絡模型的規模，如果網絡規模過大，由于尋找目標節點地址的源節點過多，可能會導致數據包傳輸的沖突。

在傳統DSR算法路由技術中，源節點包含著所有的路徑摘要信息，即由通過各個節點的地址信息所構成的列表。中間節點在接收到數據包后，儲存數據包的同時刪除上一相鄰節點特有的標識信息，并將數據包繼續傳送到下一相鄰節點，不斷地重復此過程，直到將數據包傳送到目標節點。

但傳統的路由計算方式并不適用于大規模的Adhoc網絡的數據傳輸工作，為了彌補傳統算法的不足，所以，本文提出了新型分組頭壓縮的算法（PHC-DSR），具體改進如下所示：首先進行這樣的假設，將源節點所接收的路徑摘要信息設為一個定值，并將其插入到數據分組頭中，取代原來所儲存的完整路徑信息，發送到中間節點，運用此方式可以大幅減小數據包的大小，加快數據包傳輸速度，提升整個網絡模型的工作效率。

然而，新型算法中同樣存在一種意外狀況，即為在中間節點中發現存在多個子節點的路徑摘要值是相同的，這是一種極小概率情況，但是卻會使數據包的壓縮過程發生沖突，在這種狀況下，運用將所由子節點路徑摘要信息構成集合的方式，從中選擇路徑最短的傳輸方案，并且放棄添加任何控制信息，從而達到優化傳輸方式和抵消沖突的目的。[3]

3.2 新型算法PHC-DSR的要求

本文從三個方面對新型路由算法的優點進行了分析，分別為儲存需求；通信開銷；傳輸延遲。

3.2.1 儲存需求

在本文的分析中，新型算法優化的前提是每一個節點必須不斷維護本身的路由表，因為在這個表中將儲存所有子路徑的信息傳遞和信息索引。并且能在最糟糕的狀態下可以維持所有子路徑的安全，穩定地進行信息傳輸工作，緩存中所對應的子路徑數為周圍所對應的移動網絡節點數，而記錄條數需要符合通過此節點的路徑數量。最糟糕的狀況是指此節點位于整個網絡模型的正中心，幾乎與所有節點相連，當網絡規模為幾百個是，可以通過計算得出：作為整個網絡模型的中心，此中心節點的儲存需求可以被當今硬件標準儲存大小所接受，即PHC-DSR算法技術并不被當今儲存設備的規格所約束。

3.2.2 通信開銷

通信開銷具體是指在數據進行傳輸過程中所需要整合并且核算的信息總量，為了將數據更快更準確地發送到目的節點，將信息分別插入整個數據分組頭。而這些信息在本質上并不屬于客戶信息，所以可以選擇將之壓縮，從而達到將全部通信開銷降低的目的。

3.2.3 傳輸延遲

根據計算分析我們發現傳輸延遲主要是因為路徑長度影響著數據包的大小，從而產生了這一問題。而傳統的DSR算法必須通過在數據分組頭中插入路徑參數，所以并沒有解決這一難題的有效方式，但新型算法PHC-DSR完全不用考慮這一問題，它并不受路徑長度的制約。

4 仿真結果分析

通過進行實驗，獲得的仿真結果可以得出隨著節點數的增加，數據包的傳輸時間有很大的不同。本文中主要介紹的新型PHC-DSR算法在相同的網絡規模下數據包傳輸所需時間是最短的，傳統DSR算法數據包傳輸所需時間最長，上文所提到的改進型EST-DSR算法數據包傳輸時間雖然有所降低，但并不如新型PHC-DSR算法。在相同網絡規模下數據包的傳輸時間的長短主要是用來衡量傳輸延遲的重要標準，本文中介紹的新型PHC-DSR算法能夠將傳輸延遲降到最低主要是因為將數據包進行了分組頭壓縮。

同樣隨著節點數變化的還有用戶最為關注的通信開銷問題，通過仿真模擬測試得出的結果，新型PHC-DSR算法在相同的網絡規模下通信開銷是最低的，傳統DSR算法通信開銷最大，改進型EST-DSR算法的通信開銷次之。這樣的結果主要是因為傳統DSR算法和改進型EST-DSR算法在數據包中插入了完整的路由路徑數據信息。而新型PHC-DSR算法在表頭位置就將數據進行了分組頭壓縮，這非常有效地降低了在相同網絡規模下的通信開銷。[4]

最后進行在相同規模下數據傳輸效率的仿真測試，同樣是新型PHC-DSR算法最優，改進型EST-DSR算法次之，傳統DSR算法的傳輸效率最差。而隨著網絡規模的增加數據傳輸效率也不斷增加，這是因為在整個網絡模型中節點數增加，從而使可用路徑數變大，更容易找到最短最適用的路徑。

通過傳輸時間，傳輸效率，通信開銷三個方面的仿真模擬實驗，新型PHC-DSR算法全都取得最優的結果。

5 結束語

針對傳統DSR算法存在的通信效率低和傳輸性能差這兩方面的不足，通過新型PHC-DSR算法進行了完善，即在不影響完整路徑信息的條件下壓縮了數據包的大小從而有效地降低了數據傳輸的時間和數據傳輸開銷，使通信傳輸性能比傳統更好。并且新型PHC-DSR算法的實用性和干擾能力比之傳統DSR算法得到了較多的強化，安全性能和可靠性能也得到了較大的提升，最重要的數據傳輸效率方面得到了增強。總而言之，該方案具有巨大的應用價值和工程意義，且通用性很強，有非常好的發展前景。

參考文獻

[1]馬 麗.移動通信網絡數據傳輸探究[J].通訊世界，2017（23）：89～90.

[2]施 亮.淺析移動通信網絡數據傳輸[J].現代工業經濟和信息化，2017，7（08）：107～108.

[3]吳旭萍，陳 韜.淺談移動通信網絡數據傳輸[J].中國新通信，2017，19（10）：24.

[4]畢艷軍.移動通信中的數據傳輸技術探究[J].通訊世界，2017（04）：108.

收稿日期：2018-5-15