基于節點運動信息的鏈路穩定路由設計及其仿真分析

葉海瑞 柏嵩 張偉偉 柯飛

摘 要：為MANETs路由構建了通過節點運動數據來實現的鏈路穩定路由LDPR，利用節點運動信息對鏈路生存時間進行初步預測，同時加入了雙路由結構。采用LDPR 路由來估計二個節點的鏈路連通時間時需考慮二個節點相對速度矢量。LDPR路由先對鏈路生存時間進行預測，確保鏈路發生斷開前使備份路由處于工作狀態。在路由被建立后，利用源節點來計算路由生存時間。參數優化結果得到：當節點數上升后，路由的開銷率也不斷增大，吞吐量發生了減小，傳輸時延也更大。相比較AODV路由，LDPR路由的開銷率以及傳輸時延都較低，吞吐量較高，可見提出的LDPR路由運行效率更高。

關鍵詞：移動網絡; 路由; 鏈路生成時間; 雙路由

中圖分類號： TP393

文獻標志碼： A

Abstract：A link stable route LDPR is constructed for MANETs routing by means of node motion data. The survival time of the link is preliminarily predicted by using node motion information， and a dual routing structure is added. When LDPR is used to estimate the link connection time of two nodes， the relative velocity vector of two nodes should be considered. The LDPR route first forecasts the link lifetime to ensure that the backup route is in working state before the link is disconnected. After the route is established， the source node is used to calculate the route lifetime. Parameter optimization results show when the number of nodes increases， the routing overhead rate increases， the throughput decreases， and the transmission delay increases. Compared with AODV routing， LDPR routing has lower overhead rate， lower transmission delay and higher throughput， so it can be seen that LDPR routing proposed in this paper has higher operational efficiency.

Key words：Mobile network; Routing; Link generation time; Double routing

0 引言

移動網絡屬于一種去中心化的無線網絡，包含了多個移動節點[1-2]。在MANETs中不存在固定形式的基礎設施，是一個可以自發組網的自治系統，對于一些野外環境使用過程發揮著靈活作用。并且，MANETs中的節點可以同時作為主機或路由，具有多種靈活的功能[3]。但在實際應用中這些節點發生自由移動時將會引起網絡拓撲的動態改變，從而導致節點間產生明顯變化的通信鏈路[4-5]。針對上述情況，已有許多學者對MANETs路由協議開展了多方面的研究工作。可以將目前的MANETs路由主要分成兩種類型，分別為先應式表驅路由與反應式按需路由。

但是，當鏈路發生斷裂或形成更短路徑的時候可能會引起路由重建的情況，此時采用AODV路由策略將會極大增加路由重建成本[6]。另外，在鏈路斷裂的時候再進行路由重建非常容易造成數據包丟失的結果。可以根據鏈路連通的時間來體現鏈路是屬于連通還是斷裂的狀態。由此可見，先對鏈路連通時間進行預測便可以更快完成對鏈路數據包傳輸的判斷，從而獲得更準確完成數據包的傳輸過程[7-9]。到目前為止，已有很多學者研究了關于鏈路預測方面的內容。例如，文獻[10]根據不同節點之間的速度差來優化AODV計算過程。選擇具有較低速度差的鏈路建立路由，使路由達獲得更穩定的性能。文獻[11]深入分析了鏈路斷裂的各項影響因素，綜合運用對鏈路時間的預測以及構建路由的方式，同時加入了對鏈路進行備份的過程。同時，還有文獻[12]報道通過冗余機制建立的AODV路由，將其稱為PAODV，需要使用多路徑路由模式。文獻[13]利用插值多項式的方法對鏈路連通時間實現了準確預測，在此基礎上預測得到各節點剩余時間。

雖然上述各項方案都包含了鏈路的連通時間，同時對鏈路連通時間進行預測使鏈路斷裂程度得到有效控制[14-16]。同時需注意在構建路由的過程中，不能只單獨分析鏈路的連通時間，實際上許多因素都會對路由穩定性造成一定的影響。根據以上分析，本文為MANETs路由構建了通過節點運動數據來實現的鏈路穩定路由LDPR，可以利用節點運動信息對鏈路生存時間進行初步預測，同時加入了雙路由結構。之后根據鏈路的生存時間來建立路由，利用達到最長生存時間的路由進行數據傳輸，從而使路由運行穩定性獲得顯著提升。

1 LDPR路由

LDPR路由可以利用節點的運動信息對鏈路連通時間進行估計。之后對鏈路長度進行估計。

1.1 鏈路連通時間

采用LDPR路由來估計二個節點的鏈路連通時間時需考慮二個節點相對速度矢量[7-8]。

總之，相比較AODV路由，LDPR路由的開銷率，吞吐量以及傳輸時延都較低，可見本文LDPR路由運行效率更高。

3 總結

（1） 采用LDPR 路由來估計二個節點的鏈路連通時間時需考慮二個節點相對速度矢量。LDPR路由先對鏈路生存時間進行預測，確保鏈路發生斷開前使備份路由處于工作狀態。在路由被建立后，利用源節點來計算路由生存時間。

（2） 當節點數上升后，路由的開銷率也不斷增大，吞吐量發生了減小，傳輸時延也更大。相比較AODV路由，LDPR路由的開銷率以及傳輸時延都較低，吞吐量較高，可見本文LDPR路由運行效率更高。

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（收稿日期： 2019.09.02）