基于节点运动信息的链路稳定路由设计及其仿真分析

叶海瑞 柏嵩 张伟伟 柯飞

摘 要：为MANETs路由构建了通过节点运动数据来实现的链路稳定路由LDPR，利用节点运动信息对链路生存时间进行初步预测，同时加入了双路由结构。采用LDPR 路由来估计二个节点的链路连通时间时需考虑二个节点相对速度矢量。LDPR路由先对链路生存时间进行预测，确保链路发生断开前使备份路由处于工作状态。在路由被建立后，利用源节点来计算路由生存时间。参数优化结果得到：当节点数上升后，路由的开销率也不断增大，吞吐量发生了减小，传输时延也更大。相比较AODV路由，LDPR路由的开销率以及传输时延都较低，吞吐量较高，可见提出的LDPR路由运行效率更高。

关键词：移动网络; 路由; 链路生成时间; 双路由

中图分类号： TP393

文献标志码： 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

移动网络属于一种去中心化的无线网络，包含了多个移动节点[1-2]。在MANETs中不存在固定形式的基础设施，是一个可以自发组网的自治系统，对于一些野外环境使用过程发挥着灵活作用。并且，MANETs中的节点可以同时作为主机或路由，具有多种灵活的功能[3]。但在实际应用中这些节点发生自由移动时将会引起网络拓扑的动态改变，从而导致节点间产生明显变化的通信链路[4-5]。针对上述情况，已有许多学者对MANETs路由协议开展了多方面的研究工作。可以将目前的MANETs路由主要分成两种类型，分别为先应式表驱路由与反应式按需路由。

但是，当链路发生断裂或形成更短路径的时候可能会引起路由重建的情况，此时采用AODV路由策略将会极大增加路由重建成本[6]。另外，在链路断裂的时候再进行路由重建非常容易造成数据包丢失的结果。可以根据链路连通的时间来体现链路是属于连通还是断裂的状态。由此可见，先对链路连通时间进行预测便可以更快完成对链路数据包传输的判断，从而获得更准确完成数据包的传输过程[7-9]。到目前为止，已有很多学者研究了关于链路预测方面的内容。例如，文献[10]根据不同节点之间的速度差来优化AODV计算过程。选择具有较低速度差的链路建立路由，使路由達获得更稳定的性能。文献[11]深入分析了链路断裂的各项影响因素，综合运用对链路时间的预测以及构建路由的方式，同时加入了对链路进行备份的过程。同时，还有文献[12]报道通过冗余机制建立的AODV路由，将其称为PAODV，需要使用多路径路由模式。文献[13]利用插值多项式的方法对链路连通时间实现了准确预测，在此基础上预测得到各节点剩余时间。

虽然上述各项方案都包含了链路的连通时间，同时对链路连通时间进行预测使链路断裂程度得到有效控制[14-16]。同时需注意在构建路由的过程中，不能只单独分析链路的连通时间，实际上许多因素都会对路由稳定性造成一定的影响。根据以上分析，本文为MANETs路由构建了通过节点运动数据来实现的链路稳定路由LDPR，可以利用节点运动信息对链路生存时间进行初步预测，同时加入了双路由结构。之后根据链路的生存时间来建立路由，利用达到最长生存时间的路由进行数据传输，从而使路由运行稳定性获得显著提升。

1 LDPR路由

LDPR路由可以利用节点的运动信息对链路连通时间进行估计。之后对链路长度进行估计。

1.1 链路连通时间

采用LDPR路由来估计二个节点的链路连通时间时需考虑二个节点相对速度矢量[7-8]。

总之，相比较AODV路由，LDPR路由的开销率，吞吐量以及传输时延都较低，可见本文LDPR路由运行效率更高。

3 总结

（1） 采用LDPR 路由来估计二个节点的链路连通时间时需考虑二个节点相对速度矢量。LDPR路由先对链路生存时间进行预测，确保链路发生断开前使备份路由处于工作状态。在路由被建立后，利用源节点来计算路由生存时间。

（2） 当节点数上升后，路由的开销率也不断增大，吞吐量发生了减小，传输时延也更大。相比较AODV路由，LDPR路由的开销率以及传输时延都较低，吞吐量较高，可见本文LDPR路由运行效率更高。

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（收稿日期： 2019.09.02）