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基于IEEE802.11s的无线Mesh网络路由协议研究(二)

作者:时间:2014-01-19来源:网络收藏

2.4 HWMP协议的树型路由

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/226789.htm

HWMP 协议将按需路由与先验式路由相结合,树型结构将一个MP(通常是MPP)配置为根节点,其他的MP均先验式地维护到根节点的路径,生成并维护一个距离矢量树。HWMP中树型路由有两种实现方式:

(1)先验式树型路由

通过PREQ 消息与PREP 消息的交互实现,即HWMP注册标志位RE未注册,如图9所示。首先,根节点广播PREQ 消息,收到PREQ 消息的MP 进行逐级路由查找并建立路由,从而将根节点到所有MP的路由建立起来,由此先验式树型路由建立成功。在该实现方式中,MP可以先验用PREQ消息和PREP消息进行路由建立,并先验式维护到根节点的路径。

(2)按需树型路由

该方式通过RANN消息实现,即HWMP注册标志位已注册,如图9所示。在拓扑形成过程中,首先根节点广播RANN消息,RANN消息中包含了到根MP的路由met-ric.在中的收到RANN消息的每个MP记录根节点的信息,同时,向根MP发送一个单播的PREQ 消息,根MP会发送一个PREP消息响应接收到的PREQ消息,从而由根节点建立树型路由。

无论是先验式树型路由还是按需树型路由,被选为根节点的MP要周期性地发送PREQ或RANN以维护和更新树。一旦MP选择了到根节点路径的父MP,它将周期的向父MP发送维护PREQ 并接收返回的PREP来维护这条路径。只要当前父节点不能提供最优路径,MP将根据在根节点上配置的策略切换到另一个父节点。

如果当前父路径丢失,MP 立刻广播拓扑PREQ 并沿着这个拓扑发送PRER,使任何包含这条链路按需路由的节点能够从路由表中删除这个表项。如果在一个时间间隔内没有找到另一个有到根节点的有效路径的父MP,向所有子MP发送PERR.

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2.5 ATC度量机制

空中传播时间链路判据(Airtime Link Metric)是IEEE 802.11s设备互操作默认的RA(Radio-aware)路径度量机制,影响特定链路上发送一帧所消耗的信道资源,含空时度量总和最小的路径为最优路径。

链路的空时损耗ATC(Airtime Cost)Ca 为:

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其中,一帧的信道接入开销Oca、MAC协议开销Op、比特数Bt 三者均为常数,其值取决于IEEE 802.11 传输技术。传输比特率r Mb/s 是在当前的条件下, 节点传输大小为Bt 的帧,差错率为efr 时的速率。

2.6 ATCn改进机制

ALM 是一种近似的测量方法,其主要目的是为了降低具体实现和交互的难度。该度量机制考虑的是传输速率与信道质量。但是,链路质量好坏直接影响着路径的选择,其也是路由判据中需要考虑的重要因素。在无线网络的ALM判据基础上,增加链路质量作为路由判据,可得到式(2)。

链路的空时损耗ATCn(Airtime Cost)Cap 为:

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3 HWMP 仿真场景及实验结果

本文采用NS 仿真软件构建无线Mesh 网络的仿真平台,对基于ATC度量机制的HWMP协议和ATCn度量机制的HWMP协议进行对比分析验证。

实验环境:在1 000 m×1 000 m范围内,产生5个固定节点、30个节点的随机拓扑。以Random Waypoint模型仿真移动节点的固定速率随机移动。节点配置single-radio单接口,传输协议采用UDP.

仿真参数的设置见表1.

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端到端平均时延,是指所有成功传递的分组的接收时间和发送时间差的平均值。如图10所示,与ATC 相比,ATCn机制的平均端到端时延较小。基于链路质量的路由判据减少了平均端到端时延。

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关键词: IEEE802.11s Mesh 网络路由协议
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