移動Ad hoc網絡基于鏈路可用時間的動態源路由協議

摘要：為了提高鏈路的穩定性，增加路徑可用時間，提出一種應用于移動Ad hoc網絡的基于鏈路可用時間的動態源路由協議(LARP)。該協議以路徑可用時間作為路徑評價的參數，優先選擇具有最大路徑可用時間的路徑進行數據包傳遞。路徑可用時間反映了當前節點移動對路徑穩定性的影響，其數值取決于路徑中的最小鏈路可用時間。仿真結果表明該協議相對于動態源路由協議(DSR)，提高了路徑穩定性，減少了路由發現次數，有效提高了吞吐量等網絡性能。
關鍵詞：移動Ad hoc網絡；鏈路穩定性；路徑可用時間；鏈路可用時間

0 引言
移動Ad hoc網絡(MANET)是一種不依賴于任何固定設施的無線網絡。網絡中的節點可以自由移動，具有數據轉發的功能，從而形成了網絡的多跳特性。因此，路由成為移動Ad hoc網絡中進行數據通信的核心問題。
目前國內外有很多關于路由協議的研究。主要可以分為先驗式路由協議和反應式路由協議。先驗式路由協議定期更新路由信息，對拓撲結構的變化反應靈敏，但是該類協議需要維護路由表并定期更新路由表信息，費了大量的網絡帶寬。反應式路由協議僅在需要路由時才進行路由發現，有效節省了網絡資源。但是節點的移動可能會導致已有的鏈路發生斷裂，使已有的路徑失效，從而發啟新的路由發現過程。這不僅會降低數據包的成功發送率，還會帶來新的路由發現開銷。
因此，為了減少移動性帶來的鏈路斷裂，提高鏈路的穩定性，本文提出了一種基于鏈路可用時間的路由協議。該協議可以有效增加路徑可用時間，并提高網絡吞吐量等性能。

1 基于鏈路可用時間的動態源路由協議
本文提出的路由協議LARP選擇具有最大路徑可用時間的路徑進行路由。路徑可用時間由路徑中的最小鏈路可用時間決定，而鏈路可用時間可以通過節點之間的相互運動模型進行計算。另外，為了減少節點隨機移動帶來的影響，通過歷史鏈路可用時間信息，預測下一時刻的鏈路可用時間。
1．1 路由選擇參數
1．1．1 鏈路可用時間
圖1呈現了發送節點s和接收節點r之間的相對移動過程。假設點S代表節點s在時刻t1時所處的位置，在時間t1、t2、t3，節點r相對于節點s的位置分別為R1、R2和R3，這三個時刻s和r之間的距離分別為D1、D2和R，而這些距離可以通過無線傳播模型計算得到。節點s和節點r相
對地面的移動速度分別為vs和vr，則以s為參照系，如圖1所示，節點r相對于節點s的相對移動速度為v，v=vr-vs。