异构无线网络路由策略研究综述

邵国强 韩冬梅 程晓旭 贾美娟 张百顺

摘要： 异构无线网络能够利用各种网络的链路迅速建立连接、实现数据的传递，在军事、水灾、火灾、地震等重大灾害上具有重要的应用价值。因此，设计一种能够提高数据发送效率和网络抗毁性的异构无线网络自适应路由策略具有重要意义。首先介绍了无线局域网、无线蜂窝网络、自组网、延迟容忍网络等各种无线网络的特点；然后对各种异构无线网络路由进行分类并阐述；最后总结现有异构无线网络路由的不足，并对未来研究工作进行了展望。

关键词： 异构无线网络； 路由； 间歇性连接； 延迟容忍网络

中图分类号：TP311

文献标志码：A

文章編号：2095-2163（2017）04-0034-03

0引言

随着无线局域网（Wireless Local Area Network， WLAN）、无线蜂窝网络、自组网（Ad Hoc Network）、延迟容忍网络（Delay Tolerant Networks， DTN）[1]等无线网络的迅速发展，未来的无线网络是多种技术、多种网络互相融合所形成的具有多种接入方式、提供多种服务质量要求的异构无线网络的联合体。设计一种整合各种无线网络且能够满足不同应用程序服务质量（Quality of Service， QoS）需求的自适应路由策略成为未来无线网络的研究热点。每种网络都有自己的特点，WLAN高带宽、低成本，访问点（Access Point， AP）节点性能高，无线蜂窝网通讯范围大，基站（Base Station， BS）节点性能高，但这2种网络都存在组网不灵活的缺点；Ad Hoc网节点移动性强、组网灵活，但是在链路中断时无法传送数据；DTN网能在长时延、频繁中断的链路上传送数据。异构无线网络能够融合WLAN、无线蜂窝网、Ad Hoc网、DTN网等多种网络技术，使人们能够在任何时间、任何地点、以任何方式进行信息的获取与处理，极大地改变人们的生活方式和工作方式，并且在网络遭受破坏、单一网络无法提供数据传递时，能够综合利用各种网络的链路迅速建立连接、实现数据的传递，增强网络的抗毁性，在军事、水灾、火灾、地震等重大灾害上具有重要的应用价值。因此，设计一种能够提高数据发送成功率和网络抗毁性的异构无线网络自适应路由策略具有重要意义。

目前国内外学者已经针对WLAN、无线蜂窝网络、Ad Hoc网、DTN网组成的异构无线网络的路由策略展开了大量的研究。按照网络是否连通，路由策略可以分为连通的异构无线网络路由和间歇性连接的异构无线网络路由。其中，连通异构无线网络路由在网络中断时无法传递数据，而间歇性连接的异构无线网络路由则可以在网络中断情况下有效传递数据。本文将各自对其给出如下研究阐释。

1连通的异构无线网络路由

文献[2]提出了WLAN、Ad Hoc网的融合方案，当移动节点和AP节点连接失败时，采用Ad Hoc网络的多跳路由策略进行连接。文献[3]在蜂窝网中引入Ad Hoc模式，允许双模节点以Ad Hoc模式转发数据包，提高了蜂窝网的数据发送效率。文献[4-5]论述了一种综合考虑WLAN、3G蜂窝网络、Ad Hoc网的路由策略，但AP/BS节点范围外的移动节点之间无法实现路由。文献[6]针对WLAN、3G蜂窝网络、Ad Hoc网组成的异构无线网络提出了一种综合利用AP/BS节点、Ad Hoc多跳路由策略等所有链接可能来构建端到端移动节点之间连接的路由策略，但在网络链路存在间歇性连接时无法实现数据的发送。

目前，国内学者一般只是针对各种无线网络与Internet互联以及两两无线网络互联的异构无线网络的路由策略进行研究，而并未对WLAN、无线蜂窝网络、Ad Hoc网、DTN网组成的间歇性连接异构无线网络的路由策略有效涉及深度探讨。此后，文献[7-8]又分析研发了Ad Hoc网接入Internet的动态网关布局及选择策略，实现了Ad Hoc网与Internet的互联。文献[9]研究了一种集成无线蜂窝网络和Ad Hoc网络的路由策略，将Ad Hoc网络的中继功能加入到传统蜂窝系统中，提高了系统的性能。另外，文献[10]则针对集成无线蜂窝网络和Ad Hoc网络的互联方案，提出了一种基于模糊多目标决策方法的路由选择策略，该策略在路由选择时考虑了时延、丢包率、能量、成本等因素。进一步地，文献[11]即围绕卫星网络和Ad Hoc网络的互联问题，设计了相应的互联路由协议，提高了卫星网络的性能。

2间歇性连接的异构无线网络路由

文献[12]针对MANET和DTN混合网，全面研发构建了一种简单的混合路由策略DT-DYMO，该策略首先基于AODV的RREQ消息查找连通区域内的目的节点，若找到直接使用AODV发送消息，否则将消息发送给RREQ查找过程中发现的DTN节点，由该节点“存储-携带-转发”消息。文献[13]提出了一种基于分组的混合路由协议HYMAD，该路由将移动节点分成多个组，在组内使用MANET中的距离矢量路由发送消息，在组间则采用DTN的Spray-and-Wait路由。文献[14]针对Ad Hoc网和DTN网设计了一种路由协议，当存在到达目的节点的端到端路径时，使用常规路由协议转发报文；当不存在端到端路径时，节点通过综合主机位置、主机移动模式、能量等上下文信息选择下一跳节点来“存储-携带-转发”数据，但同样没有考虑WLAN和无线蜂窝网络。文献[15]则基于WLAN、Ad Hoc网、DTN网组成的具有不同连接特性的异构无线网络而定制设计了一种根据链路时延情况而对数据进行复制的自适应路由协议，能够实现网络中断时的数据发送，但没有充分利用高性能、高可靠的AP节点来参与路由，性能也未臻至优良。文献[16-17]针对WLAN和Ad Hoc网、DTN网组成的存在间歇性连接的异构无线网络提出了一个MeDeHa架构。MeDeHa架构在移动节点之间链路性能好、无中断时，采用常规的路由转发策略发送数据；在链路存在长时延、间歇性连接时，采用“存储-携带-转发”策略来优势支持数据发送，并且利用了高性能的AP节点进行数据的转发和存储，提高了数据发送成功率。文献[18-19]重点论述了WLAN、3G蜂窝网络、Ad Hoc网、DTN网互联起来的异构无线网络的路由问题，为能在间歇性连接的网络成功发送数据提出了基于超级节点的架构，由超级节点来临时存储源节点的数据，当目的节点和超级节点能够连接时，由超级节点将数据转发给目的节点，从而提高数据的发送成功率。文献[20]则从WLAN、蜂窝网络、Ad Hoc网、DTN网互联起来的间歇性连接异构无线网络的研究出发，通过部署边界服务器来实现“存储-携带-转发”功能，从而提高数据的发送成功率，但没有充分利用高性能、高可靠的AP节点来参与路由。文献[21]针对普通Ad Hoc网和具有间歇性连接特点的DTN网设计了一种基于声誉策略的可信路由协议，可以解决黑洞攻击问题，但没有考虑WLAN和无线蜂窝网络。endprint

目前，国内学者也陆续转向了间歇性连接的异构无线网络路由的分析研究并提出了一些策略。如文献[22-23]针对普通Ad Hoc网和DTN 网络组成的具有间歇性连接特点的异构无线网络，利用分而治之的思想，提出了一种将Ad Hoc网的AODV 路由协议和DTN网中的Spray and Wait路由协议相融合的路由方案，使得网络规模扩大时性能保持相对稳定，提高了网络的抗毁性。文献[24]即专就Ad Hoc网和DTN网组成的异构无线网络提出了一种基于稳定闭域的混合路由策略，在稳定闭域內使用AODV路由协议提高路由转发的效率，当数据分组转发到闭域边界后，将转换为改进的Prophet路由继续在非连通区域内寻路。针对间歇性连接的移动网络环境，文献[25]提出了一种新的DTN路由协议IEDR。IEDR在网络中断时利用节点间相遇的机会交换数据，并将无线接入点AP作为辅助数据传播的有效途径，扩大网络连通范围。文献[26]则基于当下的车载自组网（Vehicular Ad Hoc Network， VANET）同样设计了一种结合AODV协议和DTN的“存储-携带-转发”策略的按需路由协议DT-AODV来提高数据传递率。

3结束语

目前，国内外对WLAN、无线蜂窝网络、Ad Hoc网、DTN网组成的具有间歇性连接特点的异构无线网络已经发布了一定的研究成果，但其中设计的路由策略不能充分利用各种网络特点来求得有效的路由发现，当网络中存在大量自私节点和恶意节点时，无法根据应用程序QoS需求有效地选择路由。因此针对间歇性连接的异构无线网络，研究结合WLAN的AP节点和无线蜂窝网络BS节点的高性能、Ad Hoc网络组网灵活以及DTN网能够在间歇性连接链路发送数据的特点来实现路由发现，当存在自私节点和恶意节点时对节点可信度进行评估，并根据应用程序QoS需求提供路由选择的自适应路由策略，具有重要的理论和实际意义。

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