试析高动态无线自组网路由协议设计

卜武

【摘要】近几年来我国的无线通信技术与计算机技术都获得了飞速发展，高动态无线自组网也获得了广阔的发展前景，并在各个行业领域获得了广泛的应用。在节点快速移动过程中，构建网络需要较长的时间，无法确保数据端到端传输时延，同时也会造成较大的网络开销。而采用合理的无线自组网路协议可有效解决以上问题。综上所述，本文将对高动态无线自组网路由协议设计策略展开简单的分析，以期将路由结果进行优化。

【关键词】高动态无线自组网；路由协议；设计策略；分析

前言：各界学者对无线自组网路由协议设计进行大量的研究，主要是满足不同需求设计相应的路由协议，以此来确保无线自组网路的正常运行。本文主要针对高动态背景下，各个运动节点在自组网路中的运行过程进行分析，并提出将分簇路由协议作为基础的设计策略，以期帮助无线自组网路可以尽快适应节点的高速运动及其他变化。

一、高动态无线自组网路由协议设计策略

在设计路由协议过程中，可采用混合式路由协议的方式进行设计，并将主动、被动式路由协议互相结合。簇作为其中的重要组成部分，在其內部的全部节点周期都含有全面的路由协议信息[1]。通过路由协议的设计确保在簇内通信相应的时间范围内，以主动式路由协议进行维护。对于簇的外部来说，将路由协议作为基础，将节点中含有数据包时将其发送，但并不包括该节点时，其中的成员节点会向簇首发送路由的请求信息。

（一）网络运行过程

在高动态无线自组网运行的过程中，会使节点的运行状态发生变化，可将其分为以下几种类型：第一，节点不明确：在节点在入网初期时，其主要特征便是没有明确身份。第二，成员节点，其主要是作为普通的网络节点。第三，簇首节点。通过动态化的选择方式，簇首节点的主要作用便是将簇内部的路由表与临近的簇表提供维护。第四，簇间网关节点。利用动态化的选择方式，其遵循的选取原则为横跨临近簇数目较多，且各个临近的簇都需要进行动态化选择，选取最终的簇间网关节点。

高动态无线自组网在运行过程中，会对以下几种消息类型进行处理：第一，Hello消息。Hello消息的发出源头为节点，可用于邻居的发生过程。在Hello消息中还包含节点位置、节点身份[2]、节点邻居数目。第二，本地拓扑通告消息。通过此种消息类型，在簇的内容完成交互，可将其用在簇内路由表的建立，其中还包含节点位置、节点邻居、邻居位置列表等。第三，簇拓扑通告消息。该类消息会在簇与簇首之间形成拓扑通告，包含簇首位置、中继位置、簇成员数目等。第四，路由请求消息。消息会与未知路由的目的节点形成通信，如果与其通信的节点属于成员节点，则会对簇首进行路由请求消息的发送。如果节点类型属于簇首节点，则会对簇间网关节点对路由请求消息进行发送。

（二）网络搜索

在站点建立完成之后便可以对当前网络进行搜索，若果接受到由网络成员所发送的消息则说明网络成立，可以开始建立簇首信息，将通信密钥获取，最终将成员入网完成。如果并没有受到来自网络成员所发送的消息，则说明不存在网络。这时需要发起相应的网络建立，并让自身成为簇首，之后通信密钥便会生成，还会生成相应的安全参数。

（三）入网运行

在站点加入相应网络之后，便可以与网络之中的各个成员形成通信状态，并对路由以及簇拓扑结构进行维护。

（四）簇首的拓扑维护

在网络成员脱离通信状态之后，或是没有接收到网络成员的信息，便将这种情况视作离开簇，簇首则会将该成员的相关消息进行删除。在成员加入网络中之后，便会收到该成员发出的新节点通信消息，簇首便会增加该成员的通信消息。

（五）簇成员拓扑维护

在簇首离开之后，如果在规定时间范围内没有接收到簇首发送的消息，或是簇首自行推出网络，将这种情况视作为簇首离开簇，簇成员将会选取出新簇首将之前的簇首进行取代。

二、分簇首的形成与维护策略

在高动态无线自组网开始正常运行之后，会开始形成簇。各个簇的组成结构为各个节点，且各个簇为一个簇首节点构成。无论是簇首节点还是簇内部的节点都为邻居状态。在网络开始成立之初便会形成簇，而多个簇的网络拓扑结构开始形成时会由以下几个步骤组成。第一，由节点开始发送Hello消息，此时的初始状态并没有确定。第二，簇首在接收消息之后便会触发相应的机制[3]，并对Hello消息进行发送，或是将本地拓扑通告消息发送出去。第三，簇发送Hello消息之后将会由节点接收，并将节点的状态更换为成员，使其加入到簇的内部中。第四，由于节点邻居的数目在网络中是最多的，因此会将本节点作为簇首节点。第五，在经一定时间之后，若是簇首、节点并没有发送其他消息，便会将节点的身份更换为簇首。

在对簇进行维护的过程中，主要是由于网络的拓扑结构出现变化，从而对簇结构进行维护。造成网络拓扑结构发生变化的主要原因为网络中有新的节点加入、节点从簇的内部离开、簇首离开等。

全网络簇拓扑结构在运行过程中，会将簇拓扑通告消息进行接收，并将跳数范围确定，确保簇首以及其他成员的消息可及时到达。在簇拓扑表中主要包含的信息为簇拓扑消息，应对其中存在的两个表进行维护：第一，邻居簇表。对邻居簇表进行维护的对象为簇首，其主要作用是将簇首的各项信息进行记录，其中信息内容包含簇首位置、簇间网关位置等。第二，簇拓扑表。簇拓扑表的维护与建立工作主要由簇首来完成，簇首会对簇拓扑通告消息进行发送，并通过与各个簇相关联的节点。簇间网关节点会将高动态无线自组网络中的各个簇首与成员发出的消息进行记录，主要包含簇首位置、下一跳簇首位置等。

结语：在对高动态无线自组网路由协议进行设计的过程中，应将高动态无线自组网的实际运行状态以及运行特点作为基础，对路由协议的模式进行合理选择，才能确保数据传输符合网络所处理各项业务的需求。另外，应将簇间路由协议设计不断优化，确保其不会受到网络节点产生的不良影响，将路由协议设计方案不断完善与优化，促进高动态无线自组网的持续发展。

参考文献：

[1]王文弢，卿利. 高动态无线自组网路由协议设计[J]. 电讯技术，2012，05：804-807.

[2]毛晓峰. 无线传感器网络与车载自组网路由技术研究[D].复旦大学，2008.

[3]孙亚明. 车载自组网路由协议研究[D].杭州电子科技大学，2014.