OLSR路由協議的功率補償機制研究

摘要：針對物聯網無線傳感器監測系統，研究了適合稀疏分布傳感器節點下的無線路由OLSR協議。并對傳統OLSR路由協議進行改進。在網絡高可靠性要求和節點分布不均的情況下，引入了功率補償機制和自主切換機制，并對改進后的協議通過NS2進行了仿真實驗。實驗結果表明，該協議在可靠性和時延方面均有所提高，達到了提高稀疏節點無線路由網絡系統性能的目的。
關鍵詞：OLSRSR協議；稀疏路由；補償點；功率補償；自主切換機制

0 引言
無線傳感網絡節點多用于比較惡劣的環境，如戰場或各種地下作業，因此對節能和數據可靠傳輸的要求較高，同時由于節點分布不均勻，多為垂直和水平分布，傳統的路由協議如AODV(Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing)，Gear，Leach等缺乏靈活性，且對節點定位要求較高。而先應式路由協議OLSR(Optimized Link state Routing)引入了MPR選擇機制，使得其有效減少路由開銷和保證節點傳輸的可靠性。
OLSR是一種先驗式路由協議，已經被IETFMANET工作組正式公布為自組網路由協議的RFC標準。OLSR通過獲得的拓撲信息，利用Dijkstra算法進行路由計算，選擇到達目的節點的最短路徑。
雖然OLSR協議具有很多優點，但研究結果表明，當節點分布稀疏時，使用OLSR協議獲得的數據吞吐量大幅度下降，同時延遲也增大。因此本文將對OLSR協議進行改進，使其在稀疏節點環境中也能取得較好的性能。

1 OLSR路由協議的改進
本文提出的結合功率進行補償機制的改進OLSR協議，在節點密集處采用傳統OLSR協議，在節點稀疏處自動切換到改進后的OLSR協議。
1．1 OLSR路由算法的缺陷
(1)不適應稀疏節點
OLSR協議默認節點信號傳播半徑足夠大，保證源與目的節點之間存在通信鏈路使得網絡整體連通。但在節點稀疏或移動分布式無線網絡拓撲結構中，網絡拓撲頻繁改變，無法確保網絡的連通性及節點問始終存在通信路徑。
(2)鏈路結構不均衡
OLSR協議只有被選為MPR的節點才產生并轉發TC(TopologyControl)消息，默認情況下的TC只包含了MPR(MultiPoint Relays)選擇者的地址信息。在每個時刻，網絡節點的拓撲集里僅僅存在MPR鏈路信息，而塒其他的對稱鏈路或者單向鏈路不會反映到網絡拓撲集中。OLSR協議實驗可以得到10個節點情況下網絡拓撲圖如圖1所示，完整的拓撲圖如圖2所示。

由圖1可以看出，節點3，7，8，9均未被任何節點選為MPR，它們沒有TC消息可以發送，同時節點8只有一條鏈路可以被廣播。
節點8到目的節點只有一條可用鏈路，因此需要為這些MPR節點集中節點數為1的節點選擇一個備用的轉發節點，當MPR節點出現故障時，能夠及時代替MPR節點轉發。
1．2 稀疏OLSR路由補償節點選擇算法
改進協議針對只有一條鏈路被感知的節點，在Hello消息中增加一個標志位，標志該節點MPR集中節點數量。