適用于軍用無線的自組網多徑路由協議研究

黃 剛

武警西藏總隊參謀部 西藏 拉薩 850000

0 引言

根據目前互聯網技術的應用現狀，自組網多徑路由協議作為目前市場內數據傳播速度最快的工具，在提升通信網絡速度方面發揮了十分重要的作用[1]。在我國針對自組網多徑路由協議研究中，主要是圍繞如何降低自組網多徑路由協議端到端時延展開的，盡管能夠起到提升網絡傳輸速率的作用，但在穩定性方面存在明顯不足。而軍用無線對于自組網多徑路由協議的穩定性具有極高的要求，傳統自組網多徑路由協議無法適用于軍用無線，因此，針對自組網多徑路由協議的優化設計是勢在必行的，也是近年來相關部門的重點研究內容。相比于普通自組網，適用于軍用無線的自組網無線通信環境十分惡劣，受外界因素干擾較大，很容易出現斷鏈的現象，在極大程度上增加了自組網多徑路由協議的通訊難度。針對自組網多徑路由協議多徑特點，不僅需要優化每條鏈路，還需要保證節點之間的相關性，進而提高自組網多徑路由協議的穩定性[2]。本文以此為研究依據，提出適用于軍用無線的自組網多徑路由協議研究，致力于通過設計一種新型自組網多徑路由協議，從根本上提高自組網多徑路由協議的投送成功率，提升自組網多徑路由協議的穩定性，滿足軍用無線的應用需求。

1 自組網多徑路由協議

1.1 計算自組網多徑路由協議路徑指標 在本文設計的自組網多徑路由協議中，為適用于軍用無線，必須通過計算自組網多徑路由協議路徑指標，優化路徑中各鏈路指標[3]。本文選定的自組網多徑路由協議路徑指標包括：可靠性指標、穩定性指標以及相關性指標。可靠性指標能夠評判出自組網多徑路由協議的質量，又可細分為鏈路質量以及路徑質量，且這兩種指標可通過計算的方式加以表達，設鏈路質量可靠性指標的表達式為L，可得公式(1)。

公式(1)中，N表示鏈路正確接收通訊信息的數量；X表示發送方發送的信息總數。通過公式(1)，得出鏈路質量可靠性，以此反映自組網多徑路由協議的周期性傳播正確概率。在此基礎上，設路徑質量可靠性指標的表達式為P，可得公式(2)。

P=∏LK(2)

公式(2)中，K指的是自組網多徑路由協議首次傳輸成功率。通過公式(1)、公式(2)可計算自組網多徑路由協議路徑可靠性指標。針對穩定性指標的計算，本文采用鏈路失效估計模型，在自組網多徑路由協議設置評估節點，以該節點為中心建立空間三維坐標軸。通過計算節點與自組網多徑路由協議傳輸運動速度向量之間的距離，判斷鏈路失效時間[4]。利用余弦定理此過程可通過計算的方式加以表達，設此目標函數為T，可得公式(3)。

公式(3)中，d表示自組網多徑路由協議通訊范圍半徑；R表示評估節點坐標；v表示自組網多徑路由協議傳輸運動速度。通過公式(3)可知，當θ大于90°時，節點與自組網多徑路由協議傳輸運動速度向量之間的距離較遠，鏈路失效時間短；當θ小于90°時，節點與自組網多徑路由協議傳輸運動速度向量之間的距離較近，鏈路失效時間長。由此可見，T值越大，自組網多徑路由協議穩定性越高；反之T值越小，自組網多徑路由協議穩定性越低。自組網多徑路由協議相關性指標指的是可靠性與穩定性之前的關聯程度，一般情況下可通過相交路徑與不相交路徑表現，相交路徑表示自組網多徑路由協議受到外界干擾較大，存在斷鏈的危險性，導致自組網多徑路由協議的可靠性與穩定性低。不相交路徑表示自組網多徑路由協議受到外界干擾較小，不存在斷鏈的危險性，導致自組網多徑路由協議的可靠性與穩定性高。

1.2 設計自組網多徑路由協議選路算法 在計算自組網多徑路由協議路徑指標的基礎上，為適用于軍用無線，設計自組網多徑路由協議選路算法[5]。將自組網多徑路由協議中所有路徑集合設為U，得出自組網多徑路由協議選路算法，如公式(4)所示。

minmaxUi，j

s.t.|P|=L

P≥γ，L≥γ

T≥τ

(4)

公式(4)中，i表示自組網多徑路由協議中具有相同節點的路徑條數；j表示自組網多徑路由協議所有路徑集合中不相交路徑條數；γ表示自組網多徑路由協議選路最低可靠性；τ表示自組網多徑路由協議選路最低穩定性。通過公式(4)，得出自組網多徑路由協議選路算法，并建立鏈路，設定HELLO信息傳播在一跳距離內傳播。再通過Topology Control進行拓撲感知，根據拓撲狀態的實時變化，調整自組網多徑路由協議選路算法中的各項參數。

1.3 建立適用于軍用無線的自組網多徑路由協議 利用上文得出的自組網多徑路由協議選路算法，建立適用于軍用無線的自組網多徑路由協議，以可靠性、穩定性最高為協議建立標準，選擇不相交路徑作為適用于軍用無線的自組網多徑路由協議傳輸路徑[6]。并通過在多條不相交路徑中找到源節點作為中間節點，在負載均衡狀態下，實現適用于軍用無線的自組網多徑路由傳輸。至此，完成適用于軍用無線的自組網多徑路由協議建立。

2 實例分析

2.1 實驗準備 以下將采用設計實例分析的方式，驗證本文建立的自組網多徑路由協議，在軍用無線應用中的適用性。為了保證實驗數據的準確性，整體實驗均在MATALB平臺上進行，隨機選取一臺運行系統為XP的計算機。首先在計算機上安裝雙端口萬兆位的路由協調控制器，安裝流程需要嚴格的遵循互聯網連通標準，并允許軍用無線網或存儲網絡對其的共享，將網絡格局實施統一化的處理。其次，定義的網絡節點通信范圍為(2.4*103)2m的二維矩形區域，打亂區域內數據。相關參數設置如下表1所示。

結合上述表1中設定的參數數值，首先，采用本文設計的適用于軍用無線的自組網多徑路由協議，執行信息投送，通過黑盒工具 -QAcenter測得投送成功率，設其為實驗組；而后，采用傳統自組網多徑路由協議，執行信息投送，通過黑盒工具 -QAcenter測得投送成功率，設其為對照組。測得的投送成功率越高，證明該自組網多徑路由協議在軍用無線的應用穩定性、可靠性越高。設置7次實驗，記錄實驗結果，將實驗結果通過CPRS/DCMA無線公網上傳至服務器Double PIV 1.7 G 1 024 M RAM Double 80 G Disk。

表1 軍用無線通信網絡參數設置

2.2 實驗結果與分析 整理收集的數據，并將其繪制成折線圖，如下圖1所示。

圖1 投送成功率對比折線圖

通過圖1可知，本文設計的自組網多徑路由協議在軍用無線應用中，投送成功率明顯高于對照組，能夠提升自組網多徑路由協議的穩定性、可靠性，具有現實推廣價值。

3 結束語

通過適用于軍用無線的自組網多徑路由協議研究，能夠取得一定的研究成果，解決傳統自組網多徑路由協議中存在的問題。本文設計的自組網多徑路由協議是具有現實意義的，能夠指導軍用無線的自組網多徑路由傳輸方法優化。在后期的發展中，應加大本文設計自組網多徑路由協議在軍用無線中的應用力度。截止目前，國內外針對適用于軍用無線的自組網多徑路由協議研究仍存在一些問題，在日后的研究中還需要進一步對自組網多徑路由協議的優化設計提出深入研究，為提高自組網多徑路由協議的綜合性能提供參考。