OLSR协议流程分析
OLSR路由协议的改进及其NS2仿真分析
Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ａ ｙ ｉ ｆａ ｍ ｐ ｏ ｅ ｉ ｌ ｔｏ ｎｄ Ａｎ ｌｓｓｏ ｎ ｉ ｒ ｖ ｄ ＯＬＳＲ ｕ ｉ Ｒｏ ｔｎｇ Ｐｒ ｔ ｃ ｌＢａ ｅ ｎ ＮＳ ｏ ｏ ｏ ｓ ｄ ｏ ２
ＫＥＹＷ ＯＲＤＳ： ｏ ；Ｒｏ ｔ ｇ ｐ ｏｏ ｏ ；ＯＬ Ｒ；ＭＰ Ａｄ ｈ ｃ ｕ ｉ ｒ ｔｃ ｌ ｎ Ｓ Ｒ；Ｇｒ ｅ ｙ ａｇ ｒ ｈ ｅ ｄ ｏ ｔ ｍ ｌ ｉ
１ 引 言
Ａ ｏ ＿ 网络是 由一组带 有无线 电收发信 装置 的移动 ｄｈｃｌ 节点组成的一个无线移动通信网络 ， 它不依赖 于预设 的基础 设施而临时组建 ， 网络中移动 的节点利用 自身 的无线收发设 备交换信息 ， 当相互之 间不在彼 此的通信 范 围内时 ， 以借 可 助其它中间节点 中继来实 现多跳 通信 。由于该 网络 能在短 时间 内建立起一套完整 、 强大 、 高抗毁 的网络通讯 系统 ， 并能 够提供有效 的数据和多媒 体通信服务 ， 因此广泛应 用于军事 通信 、 灾后紧急救援 、 传感 器网络等众多领域 。
ｔｃ ｌａ ｌｅ ｎ ｏ ｅｗｏ ｋ ．Ｔ ｒｕｇ ａ ａｙ ｉ ｈ ｈｏ ｃ ｍｉ ｆＭＰＲ ｅ ｅ ｔｎ ｈ ｔｉ ｙ ｒｓ ｌｓｉ Ｏ ｍａ ｙ ｏ ｏ ｐｐ ｉｄ ｉ Ａｄ ｈ ｃ ｎ ｔ ｒ ｓ ｈ ｏ ｈ ｎ ｌｓｓ，ｔｅ ｓ ｒ ｏ ｎｇ ｏ ｔ ｓ ｌｃ ｉｇ ｔ ａ ｔｍａ ｅ ｕ ｔ ｎ Ｓ ｎ ｒ ｄ ｄ ｔｎ ｄ ｓ ｐ ｓｉ ｌ ｎ Ｍ ＰＲ ｅ ｓ ｒｖｅ ｅ ｅ ｕｎ ａ ｏ ｅ ｏ ｓｂｙ ｉ ｎ ｓ ｔｉ ｅ ａ ｄ． Ｔ ｅ ｍｐｒ ｖ ｄ ＯＬＳ ， ｗｈｉｈ ｄ ｌｔ ｓ ｈ ｄ ｎｄ ｎ ｏ ｅ ｎ ｌ ｈ ｎａ ｉ ｎ ｏｅ Ｒ ｃ ｅｅ ｅ ｔｅ ｒ ｕ ａ ｔｎ ｄ ｓ ｉ ｅ
一种安全的移动自组网链路状态路由协议:SOLSR
一种安全的移动自组网链路状态路由协议：SOLSR洪帆;洪亮;付才【期刊名称】《计算机科学》【年(卷),期】2005(32)11【摘要】移动自组网是一种新型的无线移动网络,具有无中心、自组织、拓扑结构变化频繁以及开放式通讯信道等特性,因此移动自组网下的路由协议所面临的安全问题比有线网环境下更为严重.OLSR(Optimized Link State Routing)协议于2003年成为RFC3626草案[1],该协议首先假设网络中所有节点都是友好的,无恶意行为,同时认为安全问题可以利用IPSec来解决,但是,OLSR协议的通讯通常是"一对多"的广播形式,IPSec是针对端到端通讯的安全方案,故而单单依靠IPSec并不能完全解决OLSR的安全问题.由于OLSR自身还存在着机制上的漏洞,恶意节点针对这些漏洞进行攻击,可以导致路由协议无法正常工作,继而影响到整个网络的运行.本文在对OLSR的安全性分析的基础上,对协议进行了改进,加强了协议中对"邻居关系"的定义,同时引入了虫洞检测和身份认证机制,以及通讯报文的安全附加项,从而提出了安全链路状态路由协议--SOLSR来保证移动自组网中路由协议的正常运行.【总页数】6页(P20-24,114)【作者】洪帆;洪亮;付才【作者单位】华中科技大学计算机科学与技术系,武汉,430074;华中科技大学计算机科学与技术系,武汉,430074;华中科技大学计算机科学与技术系,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】TN92【相关文献】1.一种改进的短波Ad Hoc最优链路状态路由协议 [J], 张琳娜;杨瑞娟;崔晓梦2.一种跨层移动自组网络安全路由协议 [J], 黄清元;曾迎之;苏金树3.ASR:一种自适应移动自组网安全路由协议 [J], 黄清元;曾迎之;苏金树4.支持移动自组网的柔性链路状态路由协议 [J], 王小刚;曹健5.一种安全的Ad hoc网络链路状态路由协议 [J], 段昌敏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Ad Hoc网络中实现定位的OLSR协议研究
Ad Hoc网络中实现定位的OLSR协议研究韩海艳;马林华;田雨【摘要】针对Ad Hoc网络中的节点位置估计和路由控制问题,在基于OLSR(最优链路状态路由)协议的基础上提出了一种能够同时实现路由和定位的综合协议OLSR-P(最优链路状态路由和定位).该协议对OLSR协议进行了改进,能够将路由开销和定位有效结合,并对数据包结构进行改良,利用原协议的路由开销实现定位.仿真实验结果表明:OLSR-P协议不仅能够同时实现路由和定位,还能有效地控制开销.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】4页(P56-59)【关键词】Ad Hoc网络;最优链路状态路由;定位;最优链路状态路由和定位【作者】韩海艳;马林华;田雨【作者单位】空军工程大学航空航天工程学院,陕西西安 710038;空军工程大学航空航天工程学院,陕西西安 710038;空军工程大学航空航天工程学院,陕西西安710038【正文语种】中文【中图分类】TP393不需要固定基础设施支撑的、由若干移动节点组成的自组织无线网络,简称为Ad Hoc网络。
进入20世纪90年代后,Ad Hoc网络逐渐成为无线网中的一个研究热点[1]。
节点的移动特性以及分布式特性对定位和路由提出了新的要求[1]。
对低速无人机Ad Hoc网络而言,由于带宽有限、能源限制、信道干扰等诸多因素以及成本问题,完全依靠GPS(全球定位系统)设备进行小型无人机节点的定位是不切实际的,因此需要移动自组网实现节点的独立定位[2]。
其次,路由选择和定位是互相影响的重要技术。
路由选择需要定位协议所提供的位置信息,定位的实现也需要路由协议进行信息传输,因此两者的有效结合成为了研究的一个新方向。
针对低速紧密编队无人机Ad Hoc网络节点密度较大且分布均匀的特点,本文对原路由协议OLSR[3](最优链路状态路由)进行了改进,提出了一种能把路由选择和定位结合起来的协议—OLSRP(最优链路状态路由和定位)。
移动自组网olsr路由协议研究
信息通信INFORMATION & COMMUNICATIONS2019年第10期(总第202期)2019(Sum. No 202)移动自组网OLSR 路由协议研究闫朝峰(中国联合网络通信有限公司陕西省分公司，陕西西安710000)摘要:移动自组织网络具有移动、多跳和无中心等特点，可以快速灵活的组建网络，广泛应用在抗灾抢险、作战系统、科考探险等场景。
使用MATLAB 仿真软件，对最优链路状态路由协议进行仿真分析。
实验结果表明，随着节点数目显著增加,OLSR 协议路由的传输时间依然较短、传输跳数较少。
因此，在规模较大、节点密集的移动自组网络中，使用OLSR协议能缩短的数据传输时间。
关键词:移动自组网；MANET ；先验式路由;OLSR ；网络拓扌卜;MPR ； MATLAB中图分类号:TN929.5 文献标识码:A 文章编号：1673-1131(2019)10-0177-030引言移动自组织网络(MANET)是一种支持动态拓扑结构、节 点任意移动的自组织网络，具有移动、多跳和无中心的特点，该网络无需固定基站可快速组网进行通信叫MANET 可以在任何时间，任何地点快速构建起一个通信网络,网络中的任意节点都具有主机和路由转发的功能，任何一个节点出现故障 都不会造成网络瘫痪叫当基础通信设施被破坏或不可用时,可以快速、灵活的组建无线通信网络，因此广泛应用在抗灾抢险、作战系统、科考探险等场景。
在无线网络中，路由协议的性能对网络的性能具有重要的影响，因此，如何选择路由对MANET 组网至关重要叫1移动自组网路由协议分类根据MANET 网络的逻辑结构，路由协议分为平面路由协议和分级路由协议，在平面路由协议中，可以将路由协议主要分为先验式路由协议和反应式路由协议叫1.1平面路由协议平面路由协议的主要特点是各个节点的基本功能相同， 地位相等。
平面路由协议组建的网络优点是网络的健壮性好,缺点是网络的可扩展性比较差。
移动adhoc网络HOLSR路由协议研究与实现
余敬东（１９６８～），男，副教授，研究方向为无
万方数据
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２００９，３０（９）
计算机工程与设计Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ
逻辑分级，不同的层级问采用不同的通信频率进行互不干扰 的独立通信。ＨＯＬＳＲ将性能低、单接口的节点被指派为低级 （一级），将较高性能的节点指派为中间级（二级）。二级节点拥 有两个接口，一个接口采用和一级节点相同的频段，另一个接 口采用不同的频段进行同级间的通信，在第二级的通信范围 比第一级大。性能最高的为最高级（三级），拥有两个或３个接 口，可同时与各级节点通信，同级问采用高速的点到点链路。 ＨＯＬＳＲ的网络结构如图ｌ所示。
万方数据
（１）设群的群成员数为ｍ，定义平均群内最少成员数为
ＭＩＮ＿ＡＶＲＧ＿ＭＥＭ
ＭＩＮ＿ＡＶＲＧ＿ＭＥＭ＝丁１×％熊警
ＭＡＸ—ＡＶＲＧ—ＭＥＭ＝ｚ×ｊ专；丢篙 平均群内最多成员数ＭＡＸ ＡＶＲＧ—ＭＥＭ
（２）若加＜ＭＩＮ ＡＶＲＧ ＭＥＭ，该群首节点降级为低一级节
点，群内节点加入其它群。 （３）若所＞ＭＡＸ ＡＶＲＧ ＭＥＭ，该群首节点根据群内路由
节点通过接收ＨＥＬＬＯ、ＴＣ消息完成对网络拓扑的掌握。 若网络为静态网络或者节点的移动较慢，网络的拓扑情况会
在一个相对较长的时间内保持相对稳定状态。这时，节点重
复发送及接收相同内容的ＨＥＬＬＯ及ＴＣ控制消息，造成资源 浪费。因此，只有当满足以下条件时才发送ＴＣ控制消息：
·当节点检测到两跳范围内邻节点发生变化时，重新计
黄娟，余敬东：移动ａｄ－ｈｏｅ网络ＨＯＬＳＲ路由协议研究与实现
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验平台，完成协议算法的实现工作。 在Ｌｉｎｕｘ操作系统中，系统的路由功能划分成两部分来实
一种基于Android的OLSR路由协议实现方案
Ｏ ｎ ｍ ｐｌｍ ｅ ａ ｉｏ Ｓ ｈｅ ｆＯ Ｒ ｕ ｉ
Ｐｒ ｔ ｃ ｌＢａ ｅ ｎ ｄｒ ｉ ｏ ｏ ｏ ｓ ｄ ｏ Ａｎ ｏ ｄ
’
ＨＵ ＡＮＧ ｈｕ ｉ ＲＥＮ ｉ －ｍｉ Ｓ ａ， Ｊａ ｎ
（ ｏｌ ｅｏ ｌ ｔ ｎｃＩｆｒ ｔ ｎＥ ｇｎｅｉｇ Ｎａｊ ｇＵ ｖｒ ｔ ｏ ｅｏ ａｔ ｓａｄＡｓｏ ａｔ ｓ Ｃ ｌｇ ｆ ｅ ｒ ｉ ｎｏｍａ ｏ ｎ ｉｅｒ ， ｎｉ ｎ ｅｓｙ ｆ ｒｎｕｉ ｎ ｔ ｎｕｉ ， ｅ Ｅ ｃｏ ｉ ｎ ｎ ｉ ｉ Ａ ｃ ｒ ｃ Ｎ ｎｉｇ２ ０ １ ， ｈｎ ） ａｊ １０ ６ Ｃ ｉａ ｎ
ｏ ｄ ｏｄｓ ｓｅ ． ｔｒｂ ｉ ｉｇ ｃ ｎｒｌｅ ｔｐ ｌｇ ｅｗｏｋａ ｄｔｓ ｎ ｈ ｍｐｅ ｎ ｔ ｎ ｉ ｅＧｏ ｇｅｐ ｏ ｅｆｌｙ， ｅｒ ｓｌ ｈ ｗｓ ｎＡｎ ｒｉ ｙ ｔｍ Ａｆｅ ｕｌ ｎ ｏ ｔｏｌｄ ｏｏ ｙ ｎ ｔ ｒ ｎ ｅｔ ｇｔｅｉ ｌｍｅ ｔｉ ｎｔ ｏ ｌ ｈ ｎ ｌ ｔ ｅｕｔｓ ｏ ｄ ｏ ｉ ａ ｏ ｈ ｕ ｈ
无线mesh网络中的分布式路由算法与协议
无线mesh网络中的分布式路由算法与协议一、引言随着物联网技术的飞速发展，将各种设备连接到互联网已经变得越来越容易。
然而，传统的中心化网络设计已经无法满足我们对联网设备的要求。
在很多情况下，这些设备的数量很多，它们分散在不同的地方并且需要同时与其他设备进行通信。
这时，分布式网络的设计就变得至关重要。
而无线mesh网络正是一种用于实现分布式网络的解决方案。
本文将着重介绍无线mesh网络中的分布式路由算法与协议。
二、无线mesh网络概述1. 无线mesh网络定义无线mesh网络，也称为mesh网络或网状网络，是一种分布式网络拓扑结构，其中数据通过多个中间节点进行传输，从而将多个设备连接到互联网。
每个节点可以成为信息的源和目的地，因此该网络结构可以在没有中心节点的情况下实现。
2. 无线mesh网络的特点相对于传统的无线网络，无线mesh网络具有以下特点：(1) 去中心化：无线mesh网络没有固定的中心节点和明确的路由。
数据通过自组织和自适应的方式在网络中传递。
(2) 高可靠性：因为没有固定的中心节点，即使一个节点发生故障，数据依然可以通过其他节点进行传输，从而保证了网络的可靠性。
(3) 省电：无线mesh网络利用多节点进行传输，因此数据可以通过一个节点的转发，从而减少每个设备的功耗。
(4) 高速度：无线mesh网络可以通过多路径传输数据，从而提高数据的传输速度。
(5) 扩展性：因为是分布式网络，节点可以根据需要加入或离开网络，从而实现网络的扩展性。
三、分布式路由算法1. 分类路由算法根据其计算方式和信息交换方式可以被划分为以下几类：(1) 纯分布式算法：每个节点都是平等的，每个节点都可以决定自己的路由表。
(2) 局部信息算法：每个节点只需要维护自己的一部分拓扑信息。
(3) 全局信息算法：每个节点需要维护网络中所有节点的信息。
(4) 混合信息算法：每个节点维护自己的信息和部分邻居节点的信息。
2. 常用的无线mesh网络路由算法(1) Ad-hoc On-demand Distance Vector (AODV)：是一种基于距离向量的路由协议，它适用于变化迅速的网络环境。
网络协议知识：OSPF协议的原理和应用场景
网络协议知识：OSPF协议的原理和应用场景OSPF协议的原理和应用场景OSPF（Open Shortest Path First）是一种链路状态路由协议，广泛应用于局域网和广域网的路由器之间的路由选择。
OSPF协议是由IETF（互联网工程任务组）制定的一种公共标准协议，自1990年以来一直被视为互联网核心路由协议。
OSPF协议的原理：OSPF协议的核心是Dijkstra算法和链路状态数据库。
它通过使用链路状态协议将路由器之间的网络状态信息发送到网络中的其他路由器，从而使路由器能够了解整个网络的状态。
OSPF路由器还会定期交换链路状态信息（LSA），以确定网络的最短路径（即最小成本路径）。
链路状态信息包括路由器自己的信息、与路由器相连的网络的拓扑状态、到其它网络达到的成本等。
OSPF的路由发现需要经过以下步骤：1.建立邻居关系。
路由器首先会向与之相连的路由器发送Hello 包，建立邻居关系。
在邻居关系确认后，路由器将把邻居的链路状态信息拉取到本地的链路状态数据库（LSDB）中。
2.计算最短路径树。
通过Dijkstra算法，根据链路状态信息计算最短路径树，并将每个路由器的最短路径保存在本地的路由表中。
3.确定路由。
根据最短路径树，确定具体的路由。
OSPF协议的应用场景：1.大型企业网络中的路由器部署：当企业的网络规模较大时，使用OSPF协议可以让网络管理人员更方便地管理网络，提高网络安全性和稳定性。
使用OSPF可以很容易地设置一个层次化的网络拓扑结构，让网络管理人员能够集中管理网络。
2.云计算和数据中心：OSPF协议可以在数据中心中优秀地处理虚拟机的迁移，从而确保高速的数据中心内部通信。
3.ISP和互联网：OSPF协议是ISP和互联网中最常见的路由协议之一。
它能够更好的处理路由器之间的转发和寻址，并且在优化网络的时候可以减少网络拥塞和延迟。
总结：OSPF协议通过链路状态计算和最短路径树构建，旨在提高路由器之间的通信效率和拥塞控制。
OLSR协议方案基本原理
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16
1 2
OLSR 协 议 内 容
2.3.2 MPR Selector 表
节点为判断转发哪些控制消息，需要维护一张MPR Selector 表。此表包含节点的 MPR Selector。当接收到MPR Selector 的控制分组，节点转发分组，否则不转发。
MPR Selector 表格式
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Neighbor Address：邻节点地址。在同一链路类型后的邻节点列表与节点之间的链路类型是相同的。
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OLSR 协 议 内 容
2.4.1 发现邻节点和二跳邻节点
邻居监听
A邻居表 B * B邻居表
*
*
A
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B
A * * *
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OLSR 协 议 内 容
2.4.4 路由计算
OLSR路由协议采用Dijkstra最短路径选路算法进行选路。
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O L S R 协 议 Optimized Link State Routing Protocol
OLSR协议优点和局限
优点：
OLSR协议是一种先应式路由协议，具有查找路由时延小的优点。
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OLSR：拓扑建立
MPR MPR MPR
S
A
MPR_Selectors
B
MPR_Selectors
C
MPR_Selectors
D
邻居发现与MPR 选取
高速移动自组网中DSDV与OLSR协议的仿真与分析_谭方勇
第24卷第1期苏州市职业大学学报V ol.24，No.1 2013年3月Journal of Suzhou V ocational University Mar.，2013高速移动自组网中DSDV与OLSR协议的仿真与分析谭方勇，叶 良，郭翠珍，张 燕(苏州市职业大学 计算机工程学院，江苏 苏州 215104)摘 要： 介绍Ad Hoc无线自组网中的特点及表驱动路由和按需路由两类路由协议，分析DSDV和OLSR两种经典路由协议及其工作原理.使用NS2网络仿真软件对以上两种路由协议进行仿真，仿真环境中设置节点为高速移动模式，通过丢包率、端到端平均延迟、延迟抖动和吞吐量4个性能指标，对这两种路由协议的性能进行比较分析.仿真结果表明，OLSR相对于DSDV更适合于高速移动自组网的应用场合.关键词：移动自组网；高速；DSDV；OLSR；性能指标；NS2仿真中图分类号：TP393.04文献标志码：A文章编号：1008-5475(2013)01-0044-03 Simulation and Analysis of the DSDV and OLSR Protocolsin the High Speed Ad Hoc NetworkTAN Fang-yong，YE Liang，GUO Cui-zhen，ZHANG Yan(College of Computer Engineering，Suzhou Vocational University，Suzhou 215104，China)Abstract：First the paper introduces the characteristics of Ad Hoc network and the table-driven and on-demand routing protocols，and then mainly analyzes the two kinds of classical routing protocols and their working principles.In order to compare different performances with DSDV and OLSR，the simulation software NS 2 is used.The nodes in the simulation environment are set for high speed mode，and through the four performance indexes including the packet loss rate，average end-to-end delay，delay jitter，and throughput the performances of them cre analyzed.The simulation results indicate that OLSR relative to DSDV is more suitable for the application of high speed mobile Ad Hoc network.Key words：mobile Ad Hoc network；high speed；DSDV；OLSR；performance index；NS2 simulation移动自组网(mobile ad hoc network，MANET)是一种能够临时快速自动组网的移动网络，适用于军事或是一些特殊的场合，具有无中心、自组织、动态拓扑及多跳路由等特点，能够快速组网，具有强抗毁性能.目前，国内外对移动自组网已有较多的研究，但是，一般研究的移动自组网中，节点的移动速率比较慢，每秒移动数米或十几米.而高速移动环境下路由协议的应用研究还不够多，如节点移动速度可以达到几百米每秒的高速车辆[1]、军事作战飞机等.当前移动自组网的路由协议主要有两大类，即表驱动路由(table-driven)和按需路由(on-demand)[2].表驱动路由协议主要有DSDV、OLSR、WRP等，按需路由协议主要有DSR、AODV等.当前国内外在高速收稿日期：2012-12-14；修回日期：2013-01-12基金项目：苏州市科技计划资助项目(SYN201219)作者简介：谭方勇(1976-)，男，江苏苏州人，副教授，硕士，主要从事无线网络及网络安全研究.- 44 -谭方勇等：高速移动自组网中DSDV与OLSR协议的仿真与分析 2013年第1期环境下无线自组网路由协议也有较多的研究[3-4]，主要是提出了这些路由协议在该环境下的不足，并提出了改进的算法.本研究主要通过比较两种典型的无线自组网协议在高速移动环境中的性能，分析选择更适合MANET网络的协议.1 DSDV协议与OLSR路由协议原理1.1 DSDV协议DSDV协议是一种逐跳的距离矢量路由协议，需要每一个节点周期性地广播路由更新.DSDV相对于传统的距离矢量协议的优势在于，DSDV通过在路由接口附加序列号的方法，解决了DV路由中的环路问题，以保证网络中没有环路[5].DSDV的缺点是需要向网络发送控制消息，增大了网络中的路由开销；DSDV不适应变化速度快的移动Ad Hoc，且在源和目的节点之间只提供一条路由且不支持单向连接.1.2 OLSR路由协议OLSR协议是一种表驱动路由协议，针对MANET的特点采用MPR机制进行了裁减和优化.在MPR 机制中，只有MPR节点才负责向全网洪泛TC控制消息和参加路由，同时在拓扑维护中仅仅只牵涉MPR 节点和其MS节点之间的链路状态信息[6].其优点表现为：1) 中继节点的减少降低了协议的开销；2) OLSR只利用部分的链路状态信息建立最短路由，即只利用MPR节点到其MS节点之间的链路状态信息，减少了协议的开销.考虑到网络中路由控制开销，本项目路由协议拟采用OLSR协议.2 仿真结果及分析2.1 场景设计仿真在NS2.34、操作系统平台为Fedora11上进行.在仿真实验中，场景中的无线节点总数为50个，节点运动在区域为1 000 m×500 m的平面上，节点的速度为100 m/s，采用随机运动方式，使用CBR数据流，最大并发连接数为20，每秒发送两个分组，每个分组的大小为512 Bytes，MAC层采用IEEE802.11协议，模拟时间为100 s.2.2 性能指标及仿真参数的选择根据RFC2501中对无线自组网路由的评价标准，本文选取4个性能指标在高速移动环境下，对比DSDV和OLSR两种路由协议的性能[7]：1) 丢包率(droprate)，指在传输期间网络丢失分组的数量，一般是指在特定时间段内丢失的分组占传输数据总量的比例，即目的节点丢弃的数据包的个数与源发送节点发出大数据包个数之比，丢包率越小，可靠性越高.2) 端到端平均延迟(avgdelay)，是指从一个源节点发送出一个分组到目的节点接收到该分组的时间差.包括路由查找的延迟、数据包传输延迟、重传延迟、队列中的等待延迟等，在分析网络传输延迟时，一般计算其端到端平均延迟，即对有传递分组的端到端延迟求其平均值，端到端平均延迟越小，网络性能越高.3) 延迟抖动(jitter)，是指前后两个分组之间的不同延迟差，即第i个分组的延迟与其前一个分组(第i-1个)延迟的差，延迟抖动越小，网络越稳定.4) 吞吐量(throughput)，吞吐量是指在不丢包的情况下，单位时间内节点可以接收的数据量，即目的节点接收到的所有有效分组的数量与传输时间之比的值，吞吐量越高，网络性能越好.2.3 仿真结果通过仿真实验可以得出，在高速移动环境下，无线自组网采用DSDV和OLSR协议的分组丢包率都比较高，DSDV协议为84%，OLSR协议为83%.- 45 -第24卷 苏州市职业大学学报- 46 -如图1所示，OLSR 协议的端到端平均延迟在仿真初始阶段略高于DSDV 协议，但在仿真的后期，DSDV 协议分组的端到端平均延迟增加非常多，而OLSR 协议比初始阶段却有一定的减小，这说明，在路由相对稳定后，OLSR 协议的性能要高于DSDV 协议.如图2所示，OLSR 协议的延迟抖动始终保持在一个很小的值，而DSDV 协议的延迟抖动仿真的中后期抖动非常大，这说明DSDV 协议在高速移动环境下没有OLSR 协议稳定.如图3所示，在整个仿真过程中，两种协议的吞吐量处于一个上升的趋势，这是因为随着路由表的逐渐建立，有效数据包的数量也逐渐增加.但是，在这一过程中，OLSR 协议的吞吐量明显一直高于DSDV 协议，所以在高速移动环境下，OLSR 协议的性能要高于DSDV 协议.3 结论虽然OLSR 协议在高速移动的环境中，性能要明显优于DSDV 协议，但是，现有的OLSR 协议在高速移动环境下还存在以下不足：①在选取MPR 时，对节点的冗余度还没考虑，这可能使得大量的路由信息在短时间内无法投递而不得不重新路由，这势必会造成很大的带宽和资源浪费；②OLSR 是表驱动的路由协议，在建立和更新数据表时需要节点处理更多的数据量③需要较高的存储空间.因此，要让OLSR 协议能够更适合高速移动的环境，还需要对其进行改进，如在选取MPR 时考虑一定的冗余度，在底层协议上采取不同底层协议(如GSM 中的TDMA 和IEEE802.11)的融合.参考文献：[1] 张文杰，张国庆，慕德俊，等. 车载Ad hoc 网络原型系统设计及性能分析[J]. 计算机工程与应用，2010，46(35)：27-29.[2] 于宏毅. 无线移动自组网[M]. 北京：人民邮电出版社，2004.[3] 杨共燕，邝育军，隆克平. 一种支持高速移动自组网络的路由协议[J]. 电子技术应用，2010(5)：120-124.[4] 张洪，黄闽英. 基于高速移动节点网络的OLSR 路由协议改进[J]. 成都大学学报：自然科学版，2008，27(3)：38-40.[5] 余海洋，眭荣方，苏兵. Ad Hoc 网络中覆盖多播路由协议[J]. 常州大学学报：自然科学版，2010（4）：56-60.[6] 赵健，孙俊锁. OLSR 路由协议的改进及其NS2仿真分析[J]. 计算机仿真，2008，25(1)：161-163.[7] 黄化吉，冯穗力，秦丽姣，等. NS 网络模拟和协议仿真[M]. 北京：人民邮电出版社，2010. (责任编辑：李 华) ッࠄッᑇഛᓊ䖳0.060.0550.050.0450.040.0350.030.0250.020.0150.010.005p a c k e t d e l a y /s 0500 1 000 1 500 2 000 2 500“DSDV”“OLSR”packet ID。
OSPF_协议的解析及详解
OSPF_协议的解析及详解OSPF协议的解析及详解OSPF（开放最短路径优先）是一种内部网关协议（IGP），用于在自治系统（AS）内部路由器之间交换路由信息。
本文将详细解析OSPF协议的工作原理、协议格式以及相关概念。
一、OSPF协议的工作原理OSPF协议基于链路状态算法（LSA），通过交换链路状态信息来构建路由表。
它使用了Dijkstra算法来计算最短路径，并且支持VLSM（可变长度子网掩码）和路由聚合。
OSPF协议的工作流程如下：1. 邻居发现：OSPF路由器通过发送Hello报文来发现相邻路由器，并建立邻居关系。
2. 链路状态数据库同步：路由器之间交换LSA报文，更新链路状态数据库（LSDB）。
3. 最短路径计算：每个路由器根据LSDB计算最短路径，并构建路由表。
4. 路由信息交换：路由器之间周期性地交换路由信息，以便更新路由表。
二、OSPF协议的协议格式OSPF协议使用以下几种类型的报文：1. Hello报文：用于邻居发现和保持邻居关系。
2. DBD（数据库描述）报文：用于同步链路状态数据库。
3. LSR（链路状态请求）报文：用于请求链路状态信息。
4. LSU（链路状态更新）报文：用于向邻居发送链路状态信息。
5. LSAck（链路状态确认）报文：用于确认接收到的LSA报文。
OSPF报文的基本格式如下：- 报文头部：包含版本号、报文类型、报文长度等字段。
- 报文数据：根据报文类型的不同，包含不同的信息。
三、OSPF协议的相关概念1. 路由器ID（Router ID）：每个OSPF路由器都有一个唯一的路由器ID，通常是一个32位的IP地址。
路由器ID用于在OSPF域内唯一标识一个路由器。
2. 邻居关系（Neighborship）：OSPF路由器通过发送Hello报文来建立邻居关系。
邻居关系的建立是OSPF协议正常运行的前提。
3. 链路状态数据库（Link State Database，LSDB）：LSDB存储了所有OSPF路由器所知的链路状态信息，包括网络拓扑、链路状态、路由器ID等。
adhoc网络层路由协议总结
更新TC分组；占用带宽比较严重。
1.2基于反向路径转发的拓扑分发（TBRPF）协议
协议概念
TBRPF协议是一种先应式的链路状态路由协议，提供逐跳的最短路 径。每个节点根据缓存在拓扑表中的局部拓扑信息，利用Dijkstra算 法，计算到目的节点（网络中的其他节点）的路由。TBRPF协议包括两 个模块： 路由模块：协议允许每个结点迅速检测出相邻结点j，这样在结点i的接 口I和结点j的接口J之间存在一条双向（I,J）。TND协议也能够迅速检 测出一条双向链是否中断或者变成一条单向链。TND协议只报告链路状 态中已经发生变化的那部分，从而能够快速的检测出网络拓扑变化。 TBRPF使用周期性的更新消息和增量的更新消息保证邻节点获得计算路 由所需的状态信息——节点源树的一部分。为了减少开销。每个节点只 向邻节点报告自己的部分源树 ——成为源树的报告部分。为了改善协 议的鲁棒性。让节点获得更多的拓扑信息从而计算出多条路径，并且使 得中继优先级高的节点更大可能地为其他节点转发分组，每个节点可以 独立地选择报告除源树的报告部分之外的拓扑信息。
TORA协议具有3个阶段：路由建立阶段、路由维护阶段和路由消 除阶段。路由建立和维护采用“高度”作为度量标准来建立有向无环图 （DAG），路由创建由QRY（查询）和UPD(更新)两个控制分组完成。 路由维护是在节点检测到链路失败时，采用部分链路翻转算法，保证路 由正确性维护以目的节点为根的DAG的过程。在路由清除过程中节点广 播CLR命令，清除无效路由。该算法的缺点在于会产生类似于距离矢量 算法中计数之无穷的问题，有在网络中产生振荡的隐患。
1.移动Ad Hoc网络的主动式路由协议
1.1最优化链路状态路由（OLSR）协议
协议概念
OLSR路由协议是由IETF MANET(Mobile Ad hoc NETwork)工作组为无 线移动Ad Hoc网提出的一种标准化的表驱动式优化链路状态路由协议。 节点之间需要周期性地交换各种控制信息，通过分布式计算来更新和建 立自己的网络拓扑图，被邻节点选为多点中继站MPR(MultipointRelay) 的节点需要周期性地向网络广播控制信息。控制信息中包含了把它选为 MPR的那些节点的信息(称为MPR Selector)，只有MPR节点被用作路由选 择节点，非MPR节点不参与路由计算。OLSR还利用MPR节点有效地广播控 制信息，非MPR节点不需要转发控制信息。
OLSR协议基本原理
精选课件
15
12
OLSR 协 议 内 容
2.3.1 邻居表
网络中每个节点从HELLO分组中得到其两跳以内的邻居的信息。
邻居表条目格式
N_addr：节点的一条邻居地址。 N_status：节点与一条邻居之间链路的状态。 N_2hop_list：通过一条邻居可到达的两跳邻居的列表，包含保持时间。 N_time：每个邻居表条目的保持时间。
OLSR协议
2024年1月27日
精选课件
1
CONTENTS
1 协议简介 2 协议内容 3 仿真实现 4 结果分析
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2
1
OLSR协议简介
精选课件
3
11
OLSR 协 议 简 介
自组网
自组网（常用英文名为Ad Hoc Network）也称为分组无线网或多 跳网，是一组有收发功能的节点组成的网络，它不依赖于基础设施，是 临时自组织的网络。自组网具有自组织性、节点对等性、分布式控制、 多跳网、临时性、拓扑结构动态变化、链路带宽有限等特点。
Link Message size
HELLO分组格式
Neighbor Address Neighbor Address
Neighbor …
Address Neighbor
… Address
Message Seq. No：HELLO分组的序列号。由生成此分组的节点产生，用于区分不同的分组。 MPR Seq. No：MPR的序列号。用于区分新旧MPR信息。 Link Type：链路类型。有3种：非对称（可听到的）链路，对称链路，列表中节点被选为MPR。 Reserved：保留字段。必为“00000000”。 Link Message size：本分组的大小。 Neighbor Address：邻节点地址。在同一链路类型后的邻节点列表与节点之间的链路类型是相同的。
基于身份签名的安全OLSR协议研究
修改 报 文的 内容 ， 成攻 击 。 形
作者简 介 ： 林春平 ， 、 、 男 硕士 研究方 向： 计算机信息安全。杨铭熙 ， ， 女 博士、 副教授 、 研究方向： 计算机网络与信息安全。
维普资讯
关键词 自组网 优化链路状态路 由算法 （ Ｌ Ｒ） 基于身份 的签名机制 Ｏ Ｎ Ｔ ＯＳ ＰＥ。
中图 分 类 号 Ｔ ３ ３ ０ Ｐ９．８
ｌ 引 言
Ａ ｏ ｄＨ ｃ网络技 术 ¨ 起源 于美 军 的军 事 通信 系
统 Ｐ Ｎ Ｔ Ｐ ｃ ｅ Ｒ ｄｏ Ｎ ｔｏｋ ， 是 一 种 节 点 Ｒ Ｅ （ ａｋｔ ａ ｉ ｅ ｒ ） 它 ｗ
要 组成 部分 ， 如果 路 由协议 受 到恶 意攻 击 ， 整个 Ａ ｄ
Ｈ ｃ网络 将无 法 正 常 工作 。作 为 一 个 先 应 式 路 由 ｏ
用 自身 的无 线 收发设 备 交换信 息 ， 当相 互之 间不 在 彼此地 通信 范 围 内时 ， 以借 助其 他 的中 间节点 中 可 继来 实现 多跳 通 信 。这 种 无 线 网络 具 有 可 临 时组 网 、 速展 开 、 控 制 中心 、 毁性 强 等特点 。 由于 快 无 抗
摘
要
描述 优化链路状态路 由算法 Ｏ Ｓ Ｏ ｔ ｉ ｄＬｎ ｔ ｅＲ ｕｉ ） Ｌ Ｒ（ ｐ ｍ ｚ ｉｋＳａ ｏｔ ｇ 协议的特点 ， ｉ ｅ ｔ ｎ 分析 自组 网中 Ｏ Ｓ Ｌ Ｒ路 由协议
脆弱性 以及它可能遭受 的各种攻击 ， 基于身份的签名机制 ， 出 一种基 于身 份的签 名认证 的安全 Ｏ Ｓ 并 提 Ｌ Ｒ路 由协议 的解 决方 案 ， 并对该新路 由算法 的性能进行仿 真比较分析 。
ＡｄＨ ｃ网络 自身 的 特殊 性 ： 动 节 点 漫 游 中 町能 ｏ 移
无人机自组网按需寻路的可靠OLSR协议
小型微型计算机系统Journal of Chinese Computer Systems 2021年1月第1期Vol.42 No. 12021无人机自组网按需寻路的可靠OLSR协议胡春1，任智、崔忠林21(重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆400065)2(电子科技集团公司第三十八研究所，合肥23_)E-mail ：*****************摘要：无人机自组网应用场景中，针对〇LSR(Optimized Link State Routing)协议在数据通信阶段，无人机快速移动可能引起 通信链路中断，并且O L SR协议没有链路维护机制，导致发包成功率降低和时延增加.在节点入网阶段，无人机无法及时获取全 网拓扑信息，导致通信失败.本文借鉴AODV( Ad Hoc On Demand Distance Vector)路由协议中按需寻路思想，提出一种按需寻 路的可靠O L SR协议.该算法提出了两个优化思路:基于T C全网寻路机制和基于H ELLO邻居寻路机制，通过增加路由获取途 径，维护多跳链路的稳定性.通过仿真实验将该协议与现有协议进行比较，实验结果表明，该协议在不增加控制开销的前提下，提高网络的发包成功率，端到端时延和呑吐量.关键词：O L SR协议;A O D V路由协议;按需路由；无人机中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1000-1220(2021)01 ^012245Reliable OLSR Protocol for on Demand Pathfinding of Drone Ad Hoc NetworksHU Chun' ,REN Zhi1,CUI Zhong-lin21( Department of Communication and Information Engineering,CQUPT,Chongqing 400065 .China)2 ( Electronic Technology Group Corporation No. 38 Research Institute, Hefei 230000,China)Abstract：In the UAV ad hoc network application scenario,during the data communication phase of the OLSR ( Optimized Link State Routing) protocol, the rapid movement of the UAV may cause the communication link to be interrupted, and the OLSR protocol does not have a link maintenance mechanism, which reduces the success rate of packet sending And delay increase. During the node's network access phase, the drone cannot obtain the topology information of the entire network in a timely manner, resulting in communication failure. This paper draws on the AODV (Ad Hoc On Demand Distance Vector) routing protcx^ol's on-demand routing idea, and proposes a reliable on-demand routing OLSR routing protocol. This algorithm proposes two optimization ideas：based on the TC network-wide pathfinding mechanism and based on the HELLO neighbor pathfinding mechanism, by adding routes to obtain routes, maintaining the stability of multi-hop links. This protcx:ol is compared with existing protocols through simulation experiments. The experi- mental results show that the protocol improves the packet sending success rate, end-to-end delay, and throughput without increasing the control overhead.Key words ：OLSR protocol ；AODV rounting protocol ；on-demand rounting ；UAVi引言无人机自组网（UAV A d-H oc N e t w o r k,UANET)是移动 自组网的一个特例，无人机自组网具有功能多样性、灵活 性、易于安装部署和相对较小的运营费用等优势，在军事和民 用领域得到广泛应用[M].应用在无人机自组网中的OLSR协 议是Ad Hoc网络中广泛使用的路由协议的一种[5_7],OLSR 协议是先验式路由的一种，时延较小，适合于节点数较多，拓 扑变化不太剧烈的场景[8].A O D V路由协议是按需路由协议 的一种，在路由发生错误，超时的情况下，会启动路由维护机 制，保证通信的正常.针对无人机自组网的应用场景，在 OLSR路由协议中引人按需路由机制，能够更好的结合两类 协议的优点.目前基于按需路由OLSR协议已经有了一定的研究.文献[10]提出基于下一跳机制的O L SR协议,提高了 O L SR协议对动态变化网络结构的适应能力以及局部重载时 的自动调节能力.文献[12]提出了基于集合运算的M P R集 选择算法，找到了一种最新、最有效的M PR选择算法,但是该 算法比经典O L SR协议增加了时延.文献[13]利用O L S R协 议中H e l l o消息报文，获取邻居节点的健康指数，建立路由修 复机制.文献[15 ]提出了将时延容忍网络和自组织网络结合，把时延容忍网络中的机会路由思想引人O L SR协议，在数 据包没有下一条路由时，不是直接丢弃,而是借鉴机会路由思 想,将数据包发给连接度高的一跳邻居，提高发包成功率.按需路由和O L SR协议的结合，提高O L S R协议在各种 应用场景中的性能.本文根据文献[15 ]的思路,针对该 协议中机会路由无法保证低时延的缺点，在仔细研究OLSR收稿日期:2019-12-27收修改稿日期:202(M)1-17基金项目：国家自然科学基金项目（61379159)资助.作者简介：胡春，男，1994年 生，硕士研究生，研究方向为无线网络路由协议;任智，男，1971年生，博士，教授，研究方向为宽带无线通信网络理论与技术；崔忠林，男，1979年生，硕士，髙级工程师，研究方向为雷达监控.胡春等:无人机自组网按需寻路的可靠OLSR 协议123期协议和A O D V 路由协议的基础上，将A O D V 的链路维护机 制和OLSR 协议相结合，提出了一种基于按需寻路的可靠OLSR 协议（R e l i a b l e OLSR p r o t o c o l f o r o n -d e m a n d p a t h f i n d i n g o f d r o n e a d h o c n e t w o r k s ,ODR -OLSR ).2无人机自组网OLSR 协议的问题无人机自组网场景中，由于无人机移动速度快和无线信道的特点,传统的OLSR 协议存在如下问题：2.1无人机移动速度快造成链路中断由于无人机移动速度快，网络拓扑变化快,造成多跳链路 通信失败.如图1所示,1号节点和4号节点进行通信，由于3 号无人机的快速移动，与2号和4号的通信距离超过通信范 围，导致通信链路中断，通信失败.在无人机自组网应用环境 中，通信中断可能性，随着通信跳数增加.124图1链路模型 Fig. 1Link model2.2新入网节点无发及时与全网通信由于无人机的髙动态性，可能造成无人机频繁脱网和人网.O L SR 协议主要是靠定期广播H ELLO 消息和T C 消息， 维持全网路由信息.新人网无人机无发接收足够多的T C 消 息，因此无法得到全网路由，导致通信失败，严重影响网络的 通信需求.3改进协议ODR -O LSR 介绍针对无人机自组网中的问题，ODR-OLSR 协议提出了以下改进：3.1机制1:基于T C 消息寻路机制针对多跳链路中断问题,提出当节点发现链路中断时，借鉴A O D V 协议中的RR EQ 路由维护机制，节点主动发送基于 T C 消息的路由维护消息.由于O L SR 协议会定期全网泛洪T C 消息，但是没有寻 路功能，A O D V 协议利用全网泛洪的R R EQ 消息进行寻路， 因此当节点发现链路中断，利用T C 消息携带目的地址，进行 寻路.具体步骤如下：1)链路十断的判断：多跳链路进行通行时，中间节点执行链路监控的功能.M A C 层传递数据帧时,存在重传机制，当 重传次数达到上限，即判定链路中断.2) 链路维护机制启动：发生链路中断的节点启动链路维 护，立刻向全网广播T C 消息，并利用T C 消息中的保留字段R e s e r v e d 携带目的地址，进行寻路，并修改消息类型为T C 寻址消息.每个节点在一个T C 周期内，只能进行一次T C 寻址， 避免反复向全网泛洪T C 消息，减小控制开销.3)T C 寻址消息的处理:其他节点在接收到T C 寻址消息 后，除了进行正常的T C 消息处理程序，还需将保留字段Re -s e r v e d 的值与节点自身地址进行比较，如果两者相等,立刻启动T C 寻址回复机制，向全网广播T C 消息，并修改消息类型 为T C 回复消息.4)生成临时路由：启动链路维护机制的节点可能会收到多个转发来的T C 回复消息，节点在接收第一个T C 回复消息 时，将转发节点定义为通往目的节点的下一跳路由.3.2机制2:基于HELLO 消息寻址机制针对新人网节点由于缺乏全网的路由信息，导致无发及 时通信问题，提出基于H E LLO 消息寻址机制，通过HELLO 消息携带目的地址，向周围一跳邻居进行寻址,形成一条临时 路由，缩短路由获取时间.其具体步骤如下：1) H ELLO 寻址消息生成：当节点网络层接收到上层数据 流时，发现目的地址路由缺失，启动H E LLO 寻址机制，立刻 发送H ELLO 消息，利用H ELLO 消息保留字段Reserved 携带 目的地址，同时修改消息类型为H ELLO 寻址消息.2)H E E L L O 寻址消息的处理：周围一跳邻居接收到H ELLO 寻址消息后，除了进行正常H E LL O 消息处理程序外,还查询Reserved 字段的值,如果存在到达目的节点的路 由，启动H E L L O 回复机制，立即发送H E L L O 消息，利用H ELLO 消息保留字段Reserved 携带目的地址,并将消息类型改为H ELLO 回复消息.3)生成临时路由：发起H E LLO 寻址机制的节点可能会收到多个H E LLO 回复消息，节点接收第一个H E LL O 回复消 息时，将发送节点定义为通往目的地址的下一跳路由.3.3控制消息的动态发送原始的O L SR 协议控制消息是定期发送，由于机制1和 机制2会利用H ELLO 消息和T C 消息进行临时寻路,如果不 调整控制消息的发送时间会导致控制开销增加.因此引人控制消息的动态发送.如图2所示，正常控制消息为周期性发 送，周期为T ,在[t ^t o +S T ]时间段发送了 4次控制消息.t 〇t...+T V 2T t (3)图2控制消息发送时刻表F i g . 2 C o n t r o l m e s s a g e s e n d i n g s c h e d u l e当节点发送寻路控制消息，采取动态发送机制，如图3所 示,t ,时刻发送了寻址控制消息，原来t 〇 +T 时刻发送的控制 消息取消，则在[t 〇,t 〇 +3T ]时间段发送了 4次控制消息，和 固定发送机制数量一样，保证了控制开销总量不变.t.t,t (2)U 3T图3控制消息动态发送时刻表F i g . 3 C o n t r o l m e s s a g e d y n a m i c s c h e d u l e4理论性能分析按需路由机制的引人是在没有增加控制开销的前提下，使OLSR 协议在发包成功率和吞吐量得到明显改善，具体分析如下：124小型微型计算机系统2021 年-■-O L S RDTN-OLSR -a - ODR-OLSR20 40 60 80 100节点数图5时延比较Fig. 5Delay comparison5.2.3发包成功率分析图6表明，DTN-OLSR 协议和ODR-OLSR 协议在发包成 功率相比O L S R 协议有较明显改善,其中在20节点和40节20 4060 80 100节点数图4控制开销比较Fig. 4 Control overhead comparison 5.2.2端到端时延分析图5表明,OD R-OLSR 协议在端到端时延方面较OLSR 和DTN-OLSR 协议有着明显改善.其中可以发现DTN-OLSR 协议在时延性能上比较差,原因是DTN-OLSR 协议引人机会 路由机制,在无人机自组网环境下的通信业务一般都是低时 延业务，通过增大时延来提高网络的性能可能需要修正.ODR-OLSR 协议引人路由维护机制，缩小了缓冲区等待时 间，提高了网络端到端时延性能.4.1控制开销分析改进前的H ELLO 消息和T C 消息都是定期发送的，改进 后采用动态发送机制，保证控制开销和改进前保持一致.4.2发包成功率分析引理1. 一跳链路节点移动速度越快，链路中断可能性 越高.定义:S 为发包成功率，p 为单跳链路中断概率，L 为链路 连通概率，V 为节点速度，n 为通信跳数.由引理1可知：pocV(1)有单跳链路和多跳链路连通性关系：i =f l (l ~P >) (2)i = 1发包成功率S 和链路连通概率L 成正比，则有：S x L(3)由公式（1)-公式（3)可知：发包成功率S 与链路跳数n 和节点移动速度V 相关，当节点移动速度越快，通信跳数越 长,多跳链路越容易中断，发包成功率越低.机制一在链路发生中断时，及时启动链路维护机制，发送T C 消息进行寻路，维护了多跳链路的连通，并且该机制 性能随着链路跳数和节点速度增加而增加，因此ODR - OL- S R 协议在发包成功率上优于O L S R 协议，则有>^O L S R -4.3吞吐量分析吞吐量定义为:成功接收数据量/总时间，则有式(4)中:H 为吞吐量，M m 为接收数据总量,为发送数据 总量,T 为总时间，S 为发包成功率.由于ODR -OLSR 协议发 包成功率更高，在发送数据量和时间相等时,有公式(5):H 〇〇!> - OLSR > HO L S R( 5 )4.4时延分析由于节点在缺失路由或者链路中断时，对于上层的数据包通常采取的先保存在缓冲区，通过公式（6)可知，发包时延 由传输时延和缓冲区时延构成.由于ODR -OLSR 协议增加路 由维护机制和路由获取的途径，减小了缓冲区时延，减小了数 据包总时延.^a l ] = ^tra n sfer + ^buffer ( ^ )其中〜为总时延，为传输时延，为缓冲区时延.S 仿真验证选取O L S R 协议，ODR -O L S R 协议和文献[15 ]中的DTN -OLSR 协议作为比较对象,通过仿真实验分析它们在发包成功率，时延，控制开销，吞吐量等指标上的区别.5.1仿真参数设置使用Windows X P 平台上的OPNET 仿真软件，设置了 5 个仿真场景，节点数分别为20,40,60,80,100个，节点在 1500m x 1500m 的矩形区域均匀分布，节点最大移动速度为 10m A ，最大通信距离为200m ，节点通信最大跳数为15跳.仿 真参数设置如表1所示，M A C 层使用IEEE 802. 11标准.每 个场景实验做5次，取平均值.表1仿真参数设置Table 1Simulation parameter setting节点数业务流数量(条）发包大小(B )仿真时间⑷仿真次数(次）20310245005403102450056031024500580310245005100310245005仿真结果分析5.2.1 控制开销分析图4表明，ODR -OLSR 协议在控制开销方面和OLSR 协 议基本相等.原因在于：基于HELLO 消息寻址机制和基于T C 消息寻址机制没有引人新的字段携带目的地址，保证了控制消息报文大小和OLSR 协议相等.通过控制消息的动态发 送机制能有效保证在总时间内发送控制报文次数和OLSR 协 议相等，因此ODR -OLSR 协议在不带来额外开销的同时，提 髙其他指标的性能.502(I 挝纪班f t ;羅t i85 0552 11胡春等:无人机自组网按需寻路的可靠OLSR 协议12520 4060 80 100节点数图6成功率比较F i g . 6 S u c c e s s r a t e c o m p a r i s o n5.2.4 呑吐量分析图7表明，DTN -OLSR 协议和ODR -OLSR 协议在吞吐量 相比OLSR 协议有较明显改善.通过控制开销，时延，发包成 功率，吞吐量分析可知，DTN -OLSR 协议是通过牺牲端到端 时延为代价换取发包成功率和吞吐量的提高.但是随着网络 规模的扩大,由于机会路由最大时延和最大跳数的限制，导致DTN -OLSR 协议的性能不如预期.在无人机自组网环境下通 信业务要求低时延，因此DTN -OLSR 协议还需进一步改进.图7吞吐量比较F i g . 7 T h r o u g h p u t c o m p a r i s o n5.2.5通信跳数对发包成功率的影响图8跳数对发包成功率的影响F i g . 8 I m p a c t o f h o p s o n p a c k e t s u c c e s s r a t e图8表明，ODR -OLSR 协议从4跳-9跳相比OLSR 协议 成功率分别提髙了 ：1% ,1% ,2% ,5%，7%，9%.说明随着通 信跳数的增加，ODR -OLSR 协议对发包成功率的改善更加明OLSRDTN-OLSR ODR-OLSR1期点场景下，DTN-OLSR 协议发包成功率比ODR-OLSR 协议性 能更加优秀，但是在节点密度更高的场景中，发包成功率低于 ODR-OLSR 协议.原因是机会路由存在传播时延或者跳数的 限制，随着节点密度增加，通信跳数增加，机会路由由于最大 传播时延和最大跳数限制，导致性能下降.而ODR-OLSR 协 议随着通信跳数的增大，链路中断可能性增大，增加了启动链 路维护机制的概率，提高了网络的性能.显.其中发现:〇LSR 协议的发包成功率随着通信跳数的增加 快速下降，因为在无人机自组网中随着通信跳数越长，通信链 路中断的可能性越大.因此在多跳通信中引人链路维护机制 更有使用价值.6结束语本文提出一种基于按需路由的OLSR 路由协议（ODR -OLSR 路由协议），当节点进行通信时，发现路由信息丢失，及时发送HELLO 寻址消息和T C 寻址消息，增加路由的获取途 径.理论分析和仿真实验表明：ODR -OLSR 协议在保持控制 开销不变的基础上，明显改善时延,发包成功率和吞吐量.但 是HELLO 消息寻址和T C 消息寻址都要依赖保留字段Re s e r v e d 携带目的地址， R e s e r v e d 字段长度为 16b i t ,标准的 OL -S R 协议网络地址为32b i t ,因此按需寻址机制适用于地址范围为0〜2丨6 - 1的网络.在未来工作中，将深人研究ODR -OL -S R 协议地址范围问题，解决OLSR 路由协议的不足.References ：[1 ] Schweitzer N , Stulman A , Hirst T , et al. 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Computer EnS55 o99<8 8(％)#吞银切靶126小型微型计算机系统2021 年gineering and Science,2018,40( 11) ： 1974-1982.[11 ] Wang Shuai. Improvement and simulation of OLSR multi-path routing protocol [ D]. Shengyang：Shenyang Jianzhu University ,2015.[12] Chen Lian,Ren Zhi,G e Li-jia. Adaptive MPR set selection algorithm based on optimized linkstate routing protocol [ J ]. Computer Engineering,2017,43(10) ：68-76.[13] Yu Ma-chao,Zhang Fa-quan,Wang G uo-fu,et al. AODV routingprotocol based on Hello message [ J ]. Journal of Guilin University of Electronic Science and Technology ,2018,38(3) ： 178-188. [14] Saaidal Razalli Azzuhri,Harith Ahmad,Marius Portmann,et al. Anefficient hybrid MANET-DTN routing scheme for OLSR[ J]. Wireless Personal Communications,2016,89(4) ： 1135-1354.[15] Jain R,Kashyap I. An QoS aware link defined OLSR( LD-OLSR)routing protocol for MANETS [ J ]. Wireless Personal Communications,2019,108(3)： 1745-1758.[16] Korneev D A,Leonov A V,Litvinov G A. 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面向无人机网络快速路由恢复的改进OL
ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００３－３１１４.２０２２.０６.００４引用格式:刘青昕ꎬ朱小军ꎬ董超ꎬ等.面向无人机网络快速路由恢复的改进ＯＬＳＲ协议[Ｊ].无线电通信技术ꎬ２０２２ꎬ４８(６):９８９－９９７.[ＬＩＵＱｉｎｇｘｉｎꎬＺＨＵＸｉａｏｊｕｎꎬＤＯＮＧＣｈａｏꎬｅｔａｌ.ＡｎＩｍｐｒｏｖｅｄＯＬＳＲＰｒｏｔｏｃｏｌｆｏｒＦａｓｔＲｏｕｔｉｎｇＲｅｃｏｖｅｒｙｉｎＵＡＶＮｅｔｗｏｒｋｓ[Ｊ].ＲａｄｉｏＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２２ꎬ４８(６):９８９－９９７.]面向无人机网络快速路由恢复的改进ＯＬＳＲ协议刘青昕１ꎬ朱小军２ꎬ董㊀超１∗ꎬ刘世超１(１.南京航空航天大学电子信息工程学院ꎬ江苏南京２１１１０６ꎻ２.南京航空航天大学计算机科学与技术学院ꎬ江苏南京２１１１０６)摘㊀要:针对无人机网络中由节点和链路故障引起的频繁路由失效问题ꎬ提出了路由恢复时间指标以衡量网络对故障反应的快慢ꎬ并给出了相应的测量方法ꎮ在ＯＬＳＲ的基础上ꎬ提出了一种改进路由协议(ＦａｓｔＲｅｃｏｖｅｒｙＯＬＳＲꎬＦＲ￣ＯＬＳＲ)ꎬ通过检测ＨＥＬＬＯ消息中的邻居条目以及时发现节点或链路的突然断开ꎬ加快网络的路由恢复ꎮ在商用仿真平台ＥＸａｔａ进行了实现ꎬ仿真结果表明ꎬ相较于ＯＬＳＲꎬＦＲ￣ＯＬＳＲ在增加不超过１５％控制开销的情况下ꎬ可以将路由恢复时间缩短５０％ꎮ关键词:无人机网络ꎻＯＬＳＲ路由协议ꎻ路由恢复中图分类号:ＴＮ９２９.５㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀开放科学(资源服务)标识码(ＯＳＩＤ):文章编号:１００３－３１１４(２０２２)０６－０９８９－０９ＡｎＩｍｐｒｏｖｅｄＯＬＳＲＰｒｏｔｏｃｏｌｆｏｒＦａｓｔＲｏｕｔｉｎｇＲｅｃｏｖｅｒｙｉｎＵＡＶＮｅｔｗｏｒｋｓＬＩＵＱｉｎｇｘｉｎ１ꎬＺＨＵＸｉａｏｊｕｎ２ꎬＤＯＮＧＣｈａｏ１∗ꎬＬＩＵＳｈｉｃｈａｏ１(１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓꎬＮａｎｊｉｎｇ２１１１０６ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓꎬＮａｎｊｉｎｇ２１１１０６ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴａｒｇｅｔｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｆｒｅｑｕｅｎｔｒｏｕｔｉｎｇｆａｉｌｕｒｅｓｃａｕｓｅｄｂｙｎｏｄｅａｎｄｌｉｎｋｆａｉｌｕｒｅｓｉｎＵＡＶｎｅｔｗｏｒｋｓꎬｗｅｐｒｏｐｏｓｅａｍｅｔｒｉｃｏｆｒｏｕｔｅｒｅｃｏｖｅｒｙｔｉｍｅｔｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｈｏｗｆａｓｔｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｓｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｆａｉｌｕｒｅｓꎬａｎｄｇｉｖｅａｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｔｒａｔｅｇｙ.ＢａｓｅｄｏｎＯＬＳＲꎬｗｅｐｒｏｐｏｓｅａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌꎬＦＲ￣ＯＬＳＲ(ＦａｓｔＲｅｃｏｖｅｒｙＯＬＳＲ)ꎬｗｈｉｃｈｒｅａｃｔｓｔｏｓｕｄｄｅｎｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｏｆｎｏｄｅｓｏｒｌｉｎｋｓｂｙｄｅｔｅｃｔｉｎｇｎｅｉｇｈｂｏｒｅｎｔｒｉｅｓｉｎＨＥＬＬＯｍｅｓｓａｇｅｓꎬｓｐｅｅｄｉｎｇｕｐｎｅｔｗｏｒｋｒｏｕｔｅｒｅｃｏｖｅｒｙ.ＷｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｔｏｎｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍＥＸａｔａ.ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔꎬｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＯＬＳＲꎬＦＲ￣ＯＬＳＲｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｒｏｕｔｅｒｅｃｏｖｅｒｙｔｉｍｅｂｙ５０％ａｔｔｈｅｃｏｓｔｏｆｌｅｓｓｔｈａｎ１５％ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｃｏｎｔｒｏｌｏｖｅｒｈｅａｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＵＡＶｎｅｔｗｏｒｋｓꎻＯＬＳＲｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌꎻｒｏｕｔｅｒｅｃｏｖｅｒｙ收稿日期:２０２２－０８－２３基金项目:国家自然科学基金(６１９３１０１１ꎬ６１９７２１９９)ＦｏｕｎｄａｔｉｏｎＩｔｅｍ:ＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ(６１９３１０１１ꎬ６１９７２１９９)０ 引言近年来ꎬ无人机由于其低成本㊁小体积㊁易携带等优势ꎬ在各领域都有了越来越多的应用[１]ꎬ在实时监控㊁远程检测㊁搜寻救援甚至是战场侦察[２]与协同作战[３]等方面都有着出色的表现ꎮ相比单架无人机ꎬ无人机群协同配合能够更加有效㊁迅速㊁灵活地完成数量更多㊁更复杂的任务ꎮＦＡＮＥＴ[４]将移动自组网的应用拓展到空中ꎬ为无人机群的可靠通信提供了一种可行的解决方案ꎬ使得无人机群能够协同配合完成各项任务ꎮ通过ＦＡＮＥＴꎬ无人机之间无需通过基础设施就可以直接进行通信ꎮ此外ꎬ部分无人机可以与地面站或卫星进行通信ꎮ但由于无人机节点的高动态性㊁拓扑结构易发生变化等特点[５]ꎬ导致网络的链路状态更加频繁地发生变化ꎬ在网络开销增加的同时ꎬ还会导致端到端时延增加㊁数据包投递率下降等ꎬ甚至造成路由协议失效的情况[６]ꎮ因此ＦＡＮＥＴ对路由协议提出了很大的挑战ꎬ路由性能的好坏直接影响着网络的性能ꎮ移动自组织网络中的路由协议因为没有考虑无人机的高移动性㊁剧烈变化的网络拓扑和间歇性连接的通信链路ꎬ因此不能直接应用于无人机网络[７]ꎮＯＬＳＲ[８]是针对移动无线网络需求而形成的经典链路状态算法的优化ꎬ是自组织网络中广泛使用的协议之一ꎮ多点中继(ＭＰＲ)是在洪泛过程中转发广播信息的选定节点ꎬ与传统的洪泛机制相比ꎬ该协议通过使用ＭＰＲ技术大大减少了消息开销ꎮ协议中节点需要周期性地交换各种控制信息ꎬ通过分布式计算来更新和建立自己的网络拓扑图ꎬ被邻居节点选为ＭＰＲ的节点需要周期性地向网络广播控制信息ꎮ通过这些机制ꎬＯＬＳＲ一定程度上保证了节点不会使用过时的路由表ꎬ保证了一定的实时性ꎮ然而ꎬ其对拓扑变化频繁的网络不够敏感ꎬ当网络中链路突然出现故障时ꎬ网络的平均吞吐量㊁端到端时延等性能指标将有所恶化ꎮ１㊀相关工作考虑到移动自组织网络经常发生链路和节点故障ꎬＡＯＬＳＲ[９]将ＤＳＲ与ＯＬＳＲ进行结合ꎬ并基于改进的Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法实现路由恢复功能ꎮ文献[１０]在ＯＬＳＲ的基础上ꎬ实验了一种定时器管理技术Ｐｏｐ￣Ｒｏｕｔｉｎｇꎮ其利用中间性和中心性的概念ꎬ根据网络中节点的位置调整参数ꎬ使得网络在总体开销不变的情况下ꎬ更快地恢复导致较大流量损失的故障ꎮＭＰ￣ＯＬＳＲ[１１]路由中的每一个节点检查下一跳是否仍在邻居表中ꎬ并通过多径路由来为下一跳不在邻居表中的节点规划新的路由ꎮ在ＭＰ￣ＯＬＳＲ的基础上ꎬ一种改进的ＭＰ￣ＯＬＳＲ[１２]被提出以优化其路径选择ꎮＶＡＮＥＴＱｏＳ￣ＯＬＳＲ[１３]考虑车辆自组织网络ꎬ通过蚁群优化算法选择ＭＰＲꎬ并在此基础上提出ＭＰＲ恢复算法ꎮ当节点未收到来自ＭＰＲ的预期ＴＣ消息时启动恢复算法以处理故障链路ꎮ还有一些研究尝试对ＯＬＳＲ进行优化以适应ＦＡＮＥＴꎮＤ￣ＯＬＳＲ[１４]是一种针对配有定向天线的无人机所设计的协议ꎮ该协议提出了一种新的转发机制:无人机在每次向目标发送数据时ꎬ会测试与目标无人机的距离ꎬ若距离小于定向天线最大通信距离的一半且全向天线可用ꎬ则使用全向天线ꎻ否则ꎬ使用定向天线ꎮ通过上述机制ꎬ该协议减少了所需ＭＰＲ的数量ꎮＰ￣ＯＬＳＲ[１５]在ＯＬＳＲ的基础上ꎬ引入了ＧＰＳ信息ꎮ该协议将ＧＰＳ信息包含在报文中ꎬ节点接收到信息时ꎬ可以基于此计算出两个节点的相对速度ꎬ从而评估节点间的通信链路质量ꎬ进而选择质量更高的链路进行通信ꎮ进一步地ꎬＭＬ￣ＯＬＳＲ[１６]考虑了移动与负载感知ꎮ与Ｐ￣ＯＬＳＲ类似ꎬＭＬ￣ＯＬＳＲ通过移动感知算法ꎬ考虑与邻居节点的相对速度和位置以避免选择高速移动的节点作为ＭＰＲꎮ同时ꎬ还引入了负载感知算法ꎬ考虑每架无人机上的数据包负载ꎬ以发现更稳定的路线ꎬ避免通过拥塞节点进行路由ꎮ与ＭＬ￣ＯＬＳＲ相似ꎬＬＴＡ￣ＯＬＳＲ[１７]考虑链路质量和流量负载感知ꎮ该协议提出了一种链路质量方案ꎬ通过使用接收信号强度的统计信息来区分节点与其邻居节点之间的链路质量ꎮ还提出了一种流量负载方案ꎬ通过考虑信道利用率和缓冲负载来确保较轻的负载路径ꎬ然而该协议存在高开销和高计算复杂度的问题ꎮ虽然已有研究对ＯＬＳＲ做出了改进以适应ＦＡＮＥＴ的特点ꎬ然而他们主要将目标集中于丢包率与端到端时延ꎮ对于ＦＡＮＥＴ中经常出现的节点和链路故障ꎬ研究较少ꎮＯＬＳＲ由于其超时管理机制ꎬ当链路断开时ꎬ需要较长的时间才能恢复ꎬ无法将时间保持在可接受的范围内ꎮ因此ꎬ需要对ＯＬＳＲ进行优化以使其能够更快地对故障进行反应ꎮ２㊀路由恢复时间测量与评估２.１㊀路由恢复时间测量方法为了衡量对链路或节点故障反应的快慢ꎬ本文使用了路由恢复时间这一概念ꎮ路由恢复时间是指自某一时刻网络中发生故障开始ꎬ至网络完全删除这一故障的影响为止所经历的时间ꎬ该指标能够衡量整个网络对链路或节点故障的敏感性ꎮ在实际运行的无人机网络中ꎬ测量路由恢复时间是困难的ꎮ原因在于获取准确的故障发生时刻是困难的ꎬ故障既可能源自节点自身ꎬ也可能源自环境的变化和恶意的干扰ꎮ同时对于分布式的无人机网络ꎬ信道质量难以保证ꎬ单个节点或地面站难以实时获取整个网络的路由表ꎮ因此ꎬ提出了一种测量方法以检测路由恢复时间ꎮ为每一张路由表添加了时刻ꎬ如图１所示ꎬ首先在故障发生后ꎬ记录故障和发生的时刻ꎬ然后在每次路由表发生更新时进行检查ꎬ直至路由中的故障链路或节点完全删除且不存在回路的影响ꎬ记录该时刻与故障发生时刻的差值即为路由恢复时间ꎮ应当指出ꎬ在实际运行中不需要执行这些操作以测量路由恢复时间ꎬ仅在对协议进行评估时需要测量ꎮ图１㊀测量方法流程Ｆｉｇ.１㊀Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｆｌｏｗｃｈａｒｔ其测量方法可表述为如下步骤:①当网络中链路或节点发生故障时ꎬ记录故障链路或节点ＩＰꎬ记录当前时刻为故障发生时刻ꎮ②当网络中路由表发生变化时ꎬ获取路由表(包含目的ＩＰ㊁下一跳和跳数)和当前时刻ꎮ③遍历路由表ꎬ查看是否存在故障链路或节点ꎮ若存在ꎬ返回步骤②ꎮ④对于每一个节点路由表的每一个目的ＩＰꎬ按照如下规则进行路由查找以验证路由是否正确:ａ.记录当前节点㊁下一跳㊁目的ＩＰ㊁跳数ꎻｂ.节点变为当前节点的下一跳ꎬ跳数减一ꎻｃ.比较记录的跳数和新的当前节点的跳数ꎬ若不相等ꎬ则返回步骤②ꎻｄ.若跳数不等于一ꎬ则返回步骤ａꎻ否则ꎬ返回步骤④ꎮ⑤当路由表被遍历完毕后ꎬ输出当前时刻与故障发生时刻的差值作为路由恢复时间ꎮ路由恢复时间测量方法伪代码如算法１所示ꎮ算法１㊀路由恢复时间测量方法输入:故障链路Ｒｅｒｒ或故障节点ＩＰｅｒｒ㊁故障发生时刻ｔｅｒｒ输出:路由恢复时间１.ＲѳｇｅｔＲｏｕｔｉｎｇＴａｂｌｅ()ꎻʊ读取全网路由表Ｒ２.ｗｈｉｌｅＲｏｕｔｉｎｇＴａｂｌｅＣｈａｎｇｅｄｏ３.㊀㊀ＲѳｇｅｔＲｏｕｔｉｎｇＴａｂｌｅ()ꎻ４.㊀㊀ｔｃｕｒѳｇｅｔＣｕｒｒｅｔＴｉｍｅ()ꎻʊ记录当前路由表时刻ｔｃｕｒ５.㊀㊀ｉｆＲｃｏｎｔａｉｎｓＲｅｒｒｏｒＩＰｅｒｒｔｈｅｎ６.㊀㊀㊀㊀ｇｏｔｏｌｉｎｅ２ꎻ７.㊀㊀ｅｎｄｉｆ８.㊀㊀初始化矩阵Ｑ使得Ｑ[ｉꎬｊ]为ｆａｌｓｅꎬ其中ｉꎬｊ分别表示路由起始节点和目的节点９.㊀㊀ｆｏｒｅａｃｈＲｉｊｗｉｔｈＱ[ｉꎬｊ]＝ｆａｌｓｅｄｏʊ从Ｒ中获取ｉ到ｊ的路由Ｒｉｊ１０.㊀㊀ｈｏｐｓѳｈｏｐｓｉｊꎻʊｈｏｐｓｉｊ表示路由表中从ｉ到ｊ的跳数１１.㊀㊀Ｑ[ｉꎬｊ]ѳｔｒｕｅꎻ１２.㊀㊀ｗｈｉｌｅｈｏｐｓ>１ｄｏ１３.㊀㊀㊀㊀ｉѳｎｅｘｔｉｊꎻʊ获取下一跳节点１４.㊀㊀㊀㊀ｉｆＱ[ｉꎬｊ]ｔｈｅｎ１５.㊀㊀㊀㊀㊀㊀ｇｏｔｏｌｉｎｅ１０ꎻʊ该路由已被查验１６.㊀㊀㊀㊀ｅｎｄｉｆ１７.㊀㊀㊀㊀ｈｏｐｓѳｈｏｐｓ￣１ꎻ１８.㊀㊀㊀㊀ｉｆｈｏｐｓʂｈｏｐｓｉｊｔｈｅｎ１９.㊀㊀㊀㊀㊀ｇｏｔｏｌｉｎｅ２ꎻ２０.㊀㊀㊀㊀ｅｎｄｉｆ２１.㊀㊀㊀㊀Ｑ[ｉꎬｊ]ѳｔｒｕｅꎻ２２.㊀㊀㊀ｅｎｄｗｈｉｌｅ２３.㊀㊀ｅｎｄｆｏｒ２４.㊀ｒｅｔｕｒｎｔｃｕｒ－ｔｅｒｒꎻ２５.ｅｎｄｗｈｉｌｅ定理１:算法１能够正确检测路由恢复时间ꎬ其时间复杂度为Ｏ(ｋｎ２)ꎬ其中ｋ为故障发生后至路由恢复时路由表发生变化的次数ꎬｎ为网络中节点的数量ꎮ证明:当路由表中存在故障链路或故障节点时ꎬ算法将在第６行重新开始下一轮检测ꎮ当路由表中存在环路或过时的路由时ꎬ算法将在第１９行重新开始下一轮检测ꎮ当算法执行至第２４行时ꎬ路由表中不存在故障链路或节点ꎬ同时不存在环路ꎮ因此ꎬ算法１能够正确检测路由恢复时间ꎮ对于最外层的ｗｈｉｌｅ循环ꎬ算法１运行ｋ轮ꎮ在每一轮中ꎬ第３~８行运行一次ꎬ复杂度为Ｏ(ｎ２)ꎻ由于第２１行会将一个Ｑ中元素从ｆａｌｓｅ置为ｔｒｕｅꎬ而Ｑ共有Ｏ(ｎ２)个元素ꎬ因此第９~２３行的ｆｏｒ循环的时间复杂度至多为Ｏ(ｎ２)ꎮ因此ꎬ算法１的时间复杂度为Ｏ(ｋｎ２)ꎮ２.２㊀ＯＬＳＲ路由恢复分析与评估对于网络中路由的更新ꎬＯＬＳＲ主要受到以下参数的影响[１８]:①ＨＥＬＬＯ消息的发送间隔(ＨｅｌｌｏＩｎｔｅｒｖａｌꎬＨＩ)ꎻ②邻居保持时间(ＮｅｉｇｈｂｏｒＨｏｌｄＴｉｍｅꎬＮＨＴ)ꎻ③ＴＣ消息发送间隔(ＴＣＩｎｔｅｖａｌꎬＴＣＩ)ꎻ④拓扑保持时间(ＴｏｐｏｌｏｇｙＨｏｌｄＴｉｍｅꎬＴＨＴ)ꎮ在默认设置中ꎬＨＩ＝２ｓꎬＴＣＩ＝５ｓꎬＮＨＴ与ＴＨＴ分别被设置为ＨＩ与ＴＣＩ的３倍ꎮ在每个网络接口ꎬ节点会广播ＨＥＬＬＯ消息以发现邻居节点ꎬ将邻居节点添加到自己的邻居表中ꎬ并在ＨＥＬＬＯ消息过期后将邻居删除ꎮＨＥＬＬＯ消息仅在一跳范围内传播ꎬ不会被其他节点转发ꎮ另外ꎬ每个ＭＰＲ节点广播ＴＣ消息以更新路由ꎮＴＣ消息在整个网络中传播ꎬ使得每个节点建立并维护拓扑表ꎮ一旦节点失效ꎬ所有包含该节点的路由将失效ꎬ在新的ＴＣ消息广播至网络或者ＴＣ消息过期之前ꎬ还可能会导致临时的路由环路ꎮ具体而言ꎬ不同参数影响路由恢复时间的原理如下ꎮＨＥＬＬＯ消息被每个节点以ＨＩ为周期广播ꎬ节点接收到ＨＥＬＬＯ消息后ＮＨＴ时间内将该信息视为有效信息ꎮＨＥＬＬＯ消息承担邻居检测任务ꎬ通过类似３次握手的机制完成邻居检测ꎮ一旦节点与邻居节点完成邻居检测ꎬ则将邻居节点记录在邻居表中ꎬ并开放接口连接邻居节点ꎻ如果邻居检测失败ꎬ则删除记录ꎮＨＥＬＬＯ消息还承担着链路感应任务ꎬ节点在每个接口上检测和邻居接口之间的链路ꎮ节点会在每个接口上广播其一跳邻居ꎬ为了链路感应的目的ꎬ每个节点到每个邻居的链路具有 对称 非对称 和 丢失 的状态ꎮ 对称 表示到该邻居节点的链路已被验证为双向ꎬ即可以在两个方向上传输数据ꎮ 非对称 表示已经接收到来自该节点的ＨＥＬＬＯ消息ꎬ但无法确认该节点是否能接收消息ꎮ 丢失 表示节点和邻居接口之间的链路已断开ꎮ通过交换ＨＥＬＬＯ消息ꎬＯＬＳＲ维护一张邻居表ꎬ其中包含一跳邻居地址㊁链路状态㊁有效时间ꎬ以及通过该一跳邻居可达的２跳邻居地址与有效时间ꎮ每当收到新的ＨＥＬＬＯ消息时ꎬ节点便会更新邻居表中的条目ꎬ并将更新条目的过期时刻设置为当前时刻加上ＮＨＴꎮＯＬＳＲ会周期性地更新邻居表以删除其中过期的条目ꎮ因此ꎬＮＨＴ的长短决定了节点对链路断开的敏感性ꎬＮＨＴ越长ꎬ邻居表中条目的有效时间越长ꎬ发现链路过期越慢ꎬ反之ꎬＮＨＴ越短ꎬ邻居表中条目的有效时间越短ꎬ发现链路过期的越快ꎮ由于ＯＬＳＲ的邻居发现机制ꎬＮＨＴ不应小于３倍ＨＩꎬ所以ＮＨＴ应与ＨＩ一同调整ꎮ基于邻居表ꎬ每个节点选择出ＭＰＲ节点集ꎮ网络中的节点会向其他节点以ＴＣＩ为周期广播ＴＣ消息ꎬ其中包含所有选择该节点为ＭＰＲ的节点的地址(称作ＭＰＲｓｅｌｅｃｔｏｒ)ꎮ被选作ＭＰＲ的节点按照规则生成和转发ＴＣ消息等控制消息ꎬ通过控制ＭＰＲ集的大小可以减少洪泛的开销ꎮ其他节点收到ＴＣ消息后ＴＨＴ时间内将该消息视为有效ꎮ基于ＴＣ消息的交换ꎬ各个节点维护一张拓扑表ꎮ同样的ꎬ拓扑表中条目的过期时刻为收到ＴＣ消息的时刻＋ＴＨＴꎮ网络中的节点通过ＴＣ消息保持拓扑表更新ꎬ通过拓扑表和邻居表可以计算出全局路由ꎮ通过减小ＴＣＩꎬ能够使节点更频繁地广播ＴＣ消息ꎬ从而更快地更新网络中节点的拓扑表ꎮ通过减小ＴＨＴꎬ能够防止即使在ＴＣ消息丢失等情况下ꎬ也不至于使用过时的拓扑信息ꎮ基于以上分析ꎬ测试了改变以上参数时ＯＬＳＲ的路由恢复性能ꎮ采用了经典的环形拓扑ꎬ每个节点只能与相邻两个节点进行通信ꎬ在ＥＸａｔａ５.１上进行了多次重复仿真ꎬ每次仿真持续６０ｓꎬ并设定其中一个节点在第２０ｓ时离线ꎬ仿真结果如图３所示ꎮ从图中可以发现ꎬ默认的ＯＬＳＲ路由恢复时间较长ꎬ网络中节点难以及时更新拓扑信息ꎬ这对于无人机网络是难以忍受的ꎮ另一方面ꎬ相较于ＯＬＳＲ的默认设置ꎬ当节点数量较少时ꎬ减小ＴＣＩ与ＴＨＴ对减少路由恢复时间效果不明显ꎬ随着节点数量的增加ꎬ情形逐渐好转ꎮ而减小ＨＩ与ＮＨＴ能够显著且迅速地减少路由恢复时间ꎬ可以认为减小ＨＩ与ＮＨＴ效果比减小ＴＣＩ与ＴＨＴ更明显ꎮ当以上参数同时减小为默认值的一半时ꎬ取得了最好的路由恢复性能ꎬ但是这会增加大量额外的控制开销ꎮ因此ꎬ急需对ＯＬＳＲ进行优化以加速网络的路由恢复ꎮ图２㊀不同参数ＯＬＳＲ路由恢复时间对比Ｆｉｇ.２㊀ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＯＬＳＲｒｏｕｔｉｎｇｒｅｃｏｖｅｒｙｔｉｍｅｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓ３㊀ＦＲ￣ＯＬＳＲ协议３.１㊀协议描述在２.２节中分析了ＯＬＳＲ路由恢复的影响因素ꎬ注意到ＯＬＳＲ节点邻居表中条目过期后ꎬ并不会实时更新邻居表ꎬ同时更新后的ＭＰＲｓｅｌｅｃｔｏｒ需要等待ＴＣ消息周期性广播至整个网络ꎬ这大大增加了ＯＬＳＲ的路由恢复时间ꎮ考虑到无人机计算资源与能源的紧张性ꎬ也不宜频繁地计算路由信息ꎮ因此ꎬ提出快速路由恢复协议ＦＲ￣ＯＬＳＲꎬ其核心机制如下:每次节点生成ＨＥＬＬＯ消息时ꎬ检测ＨＥＬＬＯ消息中是否有与邻居类型为对称节点或ＭＰＲ节点的链路状态为链路丢失ꎮ若有ꎬ则在ＨＥＬＬＯ消息发送后ꎬ更新邻居表与路由表ꎬ生成并发送一个新的ＴＣ消息ꎮ实际上ꎬ实时监测邻居表ꎬ每当邻居表中存在过期条目时更新邻居表与路由表能够使邻居节点更快路由恢复ꎮ然而ꎬ对于拥有多个接口多个邻居的节点ꎬ由于邻居表中还包含２跳邻居节点ꎬ邻居表中条目状态变化是频繁的ꎮ实时监测邻居表并更新会导致计算开销成倍甚至是几十倍的增长ꎮ仅在生成的ＨＥＬＬＯ消息中进行检测ꎬ在检测到链路丢失时额外发送一个ＴＣ消息ꎬ能够在多条链路频繁丢失时也仅在ＨＩ时间内额外生成一个ＴＣ消息ꎬ有效控制额外的开销ꎮ当节点收到ＨＥＬＬＯ消息后ꎬ同样检测ＨＥＬＬＯ消息中是否有与邻居类型为对称节点或ＭＰＲ节点的链路状态为链路丢失ꎮ若有ꎬ则记录当前时刻ꎬ并在ＮＨＴ秒后更新邻居表与路由表ꎮ对于运行ＯＬＳＲ的小规模网络ꎬ当发生节点或链路故障时ꎬ２跳邻居节点总是最后路由恢复的ꎮ通过检测接收的ＨＥＬＬＯ消息中的链路丢失信息ꎬ能够在不监测邻居表中２跳邻居信息的同时ꎬ有效加速路由恢复ꎮ伪代码如算法２所示ꎮ算法２㊀ＦＲ￣ＯＬＳＲ核心机制输入:事件类型ｅｖｅｎｔＴｙｐｅ１.ｉｆｅｖｅｎｔＴｙｐｅ＝ＧｅｎｅｒａｔｅＨｅｌｌｏＭｅｓｓａｇｅｔｈｅｎ２.㊀ｆｏｒｅａｃｈｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｈｅｌｌｏｍｅｓｓａｇｅｄｏ３.㊀㊀ｉｆｎｅｉｇｈｂｏｒＴｙｐｅ＝ＳＹＭｏｒＭＰＲａｎｄｌｉｎｋＳｔａｔｕｓ＝ＬｏｓｔＬｉｎｋｔｈｅｎʊ检测到与邻居类型为对称节点或ＭＰＲ节点的链路状态为丢失４.㊀㊀㊀ｓｅｎｄＨｅｌｌｏＭｅｓｓａｇｅ()ꎻ５.㊀㊀㊀ｒｅｆｒｅｓｈＮｅｉｇｈｂｏｒＴａｂｌｅ()ꎻ６.㊀㊀㊀ｃａｌｃｕｌａｔｅＲｏｕｔｉｎｇＴａｂｌｅ()ꎻ７.㊀㊀㊀ｇｅｎｅｒａｔｅＴＣＭｅｓｓａｇｅ()ꎻ８.㊀㊀㊀ｓｅｎｄＴＣＭｅｓｓａｇｅ()ꎻ９.㊀㊀ｅｎｄｉｆ１０.㊀ｅｎｄｆｏｒ１１.ｅｌｓｅｉｆｅｖｅｎｔＴｙｐｅ＝ＲｅｃｅｉｖｅＨｅｌｌｏＭｅｓｓａｇｅｔｈｅｎ１２.㊀ｆｏｒｅａｃｈｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｈｅｌｌｏｍｅｓｓａｇｅｄｏ１３.㊀㊀ｉｆｎｅｉｇｈｂｏｒＴｙｐｅ＝ＳＹＭｏｒＭＰＲａｎｄｌｉｎｋＳｔａｔｕｓ＝ＬｏｓｔＬｉｎｋｔｈｅｎ１４.㊀㊀㊀ｒｅｆｒｅｓｈＮｅｉｇｈｂｏｒＴａｂｌｅ(ＮＨＴ)ꎻʊＮＨＴ秒后更新邻居表１５.㊀㊀㊀ｃａｌｃｕｌａｔｅＲｏｕｔｉｎｇＴａｂｌｅ(ＮＨＴ)ꎻʊＮＨＴ秒后计算路由表１６.㊀㊀ｅｎｄｉｆ１７.㊀ｅｎｄｆｏｒ１８.ｅｎｄｉｆ３.２㊀协议分析引理１:ＯＬＳＲ的路由恢复时间为ｍａｘ(２ＮＨＴ＋Ｔｎｈ－ＴｅｒｒꎬＴｔｃ－Ｔｅｒｒ＋ｔｏ)ꎬ其中Ｔｅｒｒ为故障发生时刻ꎬＴｎｈ为故障发生后下一次邻居表更新时刻ꎬＴｔｃ为邻居节点路由恢复后下一次ＴＣ消息发送时刻ꎬｔｏ为新生成的ＴＣ消息广播至所有节点所花费的时间ꎮ证明:当节点故障或是链路突然断开ꎬ对于ＯＬＳＲ网络的路由恢复ꎬ可以分为３种节点:邻居节点㊁２跳邻居节点和其他节点ꎮ邻居节点在上一次接收到对应的ＨＥＬＬＯ消息ＮＨＴ时间后故障链路过期ꎬ并在之后最近一次的邻居表更新计时器到期时更新路由ꎮ则邻居节点的路由恢复时间为:ｔｒｎ＝ＮＨＴ＋Ｔｎｈ－Ｔｅｒｒꎮ(１)由于在邻居节点故障链路过期前ꎬ２跳邻居节点会收到邻居节点周期性广播的含有该链路的ＨＥＬＬＯ消息ꎬ因此２跳邻居节点的路由恢复时间为:ｔｒ２ｎ＝ｔｒｎ＋ＮＨＴ＝２ＮＨＴ＋Ｔｎｈ－Ｔｅｒｒꎮ(２)其他节点则会在收到故障链路邻居节点的ＴＣ消息时将故障链路删除ꎬ即其他节点的路由恢复时间为:ｔｒｏ＝Ｔｔｃ－Ｔｅｒｒ＋ｔｏꎮ(３)如图３所示ꎬ网络的路由恢复时间为:ｔｒ＝ｍａｘ(ｔｒｎꎬｔｒ２ｎꎬｔｒｏ)＝ｍａｘ(ｔｒ２ｎꎬｔｒｏ)ꎮ(４)图３中ꎬＸｉ为ＯＬＳＲ周期性广播ＴＣ消息时刻ꎬＹｉ为邻居表更新计时器到期时刻ꎮ定理２:ＦＲ￣ＯＬＳＲ的路由恢复时间为ｍａｘ(ｔᶄｒｎ＋ＮＨＴꎬｔᶄｒｎ＋ｔｏ)ꎬ路由恢复性能优于ＯＬＳＲꎬ其中ｔᶄｒｎ为邻居节点路由恢复时间ꎮ证明:对于运行ＦＲ￣ＯＬＳＲ的节点ꎬ邻居节点的路由恢复时间为:ｔᶄｒｎ＝ｍｉｎ(ＮＨＴ＋Ｔｈ－ＴｅｒｒꎬＮＨＴ＋Ｔｎｈ－Ｔｅｒｒ)ꎬ(５)式中ꎬＴｈ为故障发生后下一次发送ＨＥＬＬＯ消息的时刻ꎮ图３㊀ＯＬＳＲ路由恢复时间示意图Ｆｉｇ.３㊀ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆＯＬＳＲｒｏｕｔｉｎｇｒｅｃｏｖｅｒｙｔｉｍｅ㊀㊀２跳邻居节点的路由恢复时间为:ｔᶄｒ２ｎ＝ｔᶄｒｎ＋ＮＨＴꎮ(６)其他节点的路由恢复时间为:ｔᶄｒｏ＝ｔᶄｒｎ＋ｔｏꎮ(７)如图４所示ꎬ网络的路由恢复时间为:ｔᶄｒ＝ｍａｘ(ｔᶄｒ２ｎꎬｔᶄｒｏ)ꎮ(８)图４中ꎬＺｉ为ＯＬＳＲ周期性广播ＨＥＬＬＯ消息时刻ꎮ因为ｔᶄｒ２ｎ－ｔᶄｒｏ＝ＮＨＴ－ｔｏꎬ所以当ｔｏ<ＮＨＴ时ꎬＴＣ消息能够迅速广播全网ꎬ而２跳邻居节点由于需要收到邻居节点的包含链路丢失的ＨＥＬＬＯ消息ＮＨＴ时间后才能更新路由ꎬ更新较慢ꎬ即对于小规模网络ꎬＦＲ￣ＯＬＳＲ的路由恢复时间取决于２跳邻居节点的恢复时间ꎮ而当ｔｏ>ＮＨＴ时ꎬＴＣ消息由于丢包或网络规模扩大ꎬ无法迅速广播至全网ꎬ路由恢复时间取决于ＴＣ消息广播至全网的时间ꎮ图４㊀ＦＲ￣ＯＬＳＲ路由恢复时间示意图Ｆｉｇ.４㊀ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆＯＬＳＲｒｏｕｔｉｎｇｒｅｃｏｖｅｒｙｔｉｍｅ㊀㊀考虑到Ｔｈɪ[０ꎬＨＩ)㊁Ｔｎｈɪ[０ꎬＮＨＴ)ꎬ因此ｔｒ２ｎ－ｔᶄｒ２ｎ＝ｔｒｎ－ｔᶄｒｎɪ[０ꎬＮＨＴ)ꎬ即对于邻居节点和２跳邻居节点ꎬＦＲ￣ＯＬＳＲ能够比ＯＬＳＲ路由恢复时间减少[０ꎬＮＨＴ)ꎮ考虑到Ｔｔｃ－Ｔｅｒｒ－ｔｒｎɪ[０ꎬＴＣＩ)ꎬ因此ｔｒｏ－ｔᶄｒｏɪ[０ꎬＮＨＴ＋ＴＣＩ)ꎬ即对于其他节点ꎬＦＲ￣ＯＬＳＲ能够比ＯＬＳＲ路由恢复时间减少[０ꎬＮＨＴ＋ＴＣＩ)ꎮ综上ꎬ在参数相同的情况下ꎬＦＲ￣ＯＬＳＲ能够比ＯＬＳＲ路由恢复时间减少[０ꎬＮＨＴ＋ＴＣＩ)ꎮ４㊀实验评估４.１㊀仿真设置本文基于ＥＸａｔａ５.１进行仿真ꎬ网络拓扑如图５所示ꎬ分别为正方形环形拓扑与网状拓扑ꎬ调整传输功率使节点仅能与相邻节点进行通信(即图５中虚线所示)ꎮ每个节点物理层采用８０２.１１ｂ协议ꎬ设置路径损耗模型为两径模型ꎬ每次仿真时间为６０ｓꎬ并在第２０ｓ时其中一个节点离线ꎮ(ａ)环形拓扑㊀(ｂ)网状拓扑图５㊀拓扑模型Ｆｉｇ.５㊀Ｔｏｐｏｌｏｇｙｍｏｄｅｌ４.２㊀仿真结果为了评估ＦＲ￣ＯＬＳＲ的性能ꎬ本文选择了ＥＸａｔａ中的ＯＬＳＲ￣ＩＮＲＩＡ作为对比协议ꎬ从路由恢复时间和协议开销两个方面ꎬ针对两种拓扑不同节点数量进行了多次重复实验ꎮ本文对两种协议均设置了默认参数和高性能参数进行仿真ꎮ对于ＯＬＳＲꎬ默认参数为ＨＩ＝２ｓꎬＮＨＴ＝６ｓꎬＴＣＩ＝５ｓꎬＴＨＴ＝１５ｓꎬ高性能参数(ＯＬＳＲ∗)为ＨＩ＝１ｓꎬＮＨＴ＝３ｓꎬＴＣＩ＝２.５ｓꎬＴＨＴ＝７.５ｓꎻ对于ＦＲ￣ＯＬＳＲꎬ默认参数为ＨＩ＝２ｓꎬＮＨＴ＝６ｓꎬＴＣＩ＝５ｓꎬＴＨＴ＝１５ｓꎬ高性能参数(ＦＲ￣ＯＬＳＲ∗)为ＨＩ＝１ｓꎬＮＨＴ＝３ｓꎬＴＣＩ＝５ｓꎬＴＨＴ＝１５ｓꎮ图６(ａ)给出了环形拓扑下随着节点数量增加ＯＬＳＲ和ＦＲ￣ＯＬＳＲ路由恢复时间的变化曲线ꎬ由图可知ꎬＦＲ￣ＯＬＳＲ能加快路由恢复ꎬ减小突然断开的链路对网络的影响ꎮ同时ꎬ路由恢复时间与节点数量呈现出单调增加的趋势ꎮ因为在该拓扑下ꎬ网络中路由最大跳数较大ꎬＴＣ消息广播至整个网络所需时间较长ꎬ路由恢复时间主要受该因素影响ꎮ图６(ｂ)给出了网状拓扑下随着节点数量增加ＯＬＳＲ和ＦＲ￣ＯＬＳＲ路由恢复时间的变化曲线ꎬ由图可知ꎬ当节点数量较小时ꎬ两种协议的路由恢复时间均维持在一定范围内ꎮ因为ＴＣ消息能够较快的广播至整个网络ꎬ路由恢复时间主要取决于２跳邻居节点的恢复时间ꎮ图７展示了两种拓扑下不同协议不同参数每个节点平均生成的ＴＣ消息数量ꎮ可以发现相较于同参数的ＯＬＳＲꎬＦＲ￣ＯＬＳＲ仅生成极少的额外ＴＣ消息ꎮ而减小ＴＣ消息发送间隔ꎬ显而易见的ꎬ会生成更多的ＴＣ消息ꎬ带来更多的开销ꎮ图８展示了两种拓扑下不同协议不同参数每个节点平均转发的ＴＣ消息数量ꎮ结合之前的图表进行分析ꎬ减小ＴＣ消息发送间隔ꎬＯＬＳＲ仅能够有限地减少路由恢复时间ꎬ但会带来大量的额外开销ꎬ大幅占用无人机有限的资源ꎮ(ａ)环形拓扑㊀㊀(ｂ)网状拓扑图６㊀路由恢复时间Ｆｉｇ.６㊀Ｒｏｕｔｉｎｇｒｅｃｏｖｅｒｙｔｉｍｅ(ａ)环形拓扑㊀㊀(ｂ)网状拓扑图７㊀ＴＣ消息平均生成数量Ｆｉｇ.７㊀ＡｖｅｒａｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆＴＣｍｅｓｓａｇｅｓｇｅｎｅｒａｔｅｄ(ａ)环形拓扑㊀㊀(ｂ)网状拓扑图８㊀ＴＣ消息平均转发数量Ｆｉｇ.８㊀ＡｖｅｒａｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆＴＣｍｅｓｓａｇｅｓｒｅｌａｙｅｄ㊀㊀表１展示了不同协议不同参数每个节点生成的ＨＥＬＬＯ消息数量ꎮ实际上ꎬ这一指标仅与ＨＩ有关ꎮ由于ＨＥＬＬＯ消息仅在一跳范围内传播ꎬ不会被接收到的节点转发ꎮ因此ꎬ减小ＨＥＬＬＯ消息发送间隔ꎬ仅会带来少量额外开销ꎮ表１㊀ＨＥＬＬＯ消息平均生成数量Ｔａｂ.１㊀ＡｖｅｒａｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆＨＥＬＬＯｍｅｓｓａｇｅｓｇｅｎｅｒａｔｅｄ协议及参数ＨＥＬＬＯ消息平均生成数量ＯＬＳＲ(默认)３０ＯＬＳＲ∗６０ＦＲ￣ＯＬＳＲ(默认)３０ＦＲ￣ＯＬＳＲ∗６０综上所述ꎬ相较于ＯＬＳＲꎬ在均为默认参数的情况下ꎬＦＲ￣ＯＬＳＲ可以在增加５％控制开销的情况下ꎬ将路由恢复时间降低２５％ꎮ而通过将ＦＲ￣ＯＬＳＲ的ＨＩ与ＮＨＴ减小为原来的一半ꎬＦＲ￣ＯＬＳＲ能够在增加１５％控制开销的情况下ꎬ将路由恢复时间降低５０％ꎮ５ 结论传统的ＯＬＳＲ协议是针对移动无线网络需求而形成的经典链路状态算法的优化ꎬ但在ＦＡＮＥＴ中ꎬ由于其超时管理机制ꎬ当链路断开时ꎬ需要较长的时间才能恢复ꎬ无法将时间保持在可接受的范围内ꎮ本文给出了路由恢复时间的一种全新测量方法ꎬ分析了ＯＬＳＲ协议中影响路由恢复时间的因素ꎬ并提出了ＦＲ￣ＯＬＳＲ以快速恢复网络中的路由ꎮＥＸａｔａ仿真结果表明ꎬ相较于ＯＬＳＲꎬＦＲ￣ＯＬＳＲ能够在增加少量通信开销的同时ꎬ减少路由恢复时间ꎬ加快网络的路由恢复ꎮ参考文献[１]㊀卓琨ꎬ张衡阳ꎬ郑博ꎬ等.无人机自组网研究进展综述[Ｊ].电信科学ꎬ２０１５ꎬ３１(４):１３４－１４４. 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无线Mesh网中基于OLSR协议的区域移动性网络端管理方案
无线Mesh网中基于OLSR协议的区域移动性网络端管理方案何炬北京邮电大学计算机科学与技术学院，北京 (100876)E-mail: heju917@摘要：为使移动用户在切换无线Mesh网络中不同的WLAN接入点时，不会因为接入点和终端IP地址的变化而失去原有端到端数据连接，提出了一个涵盖Mesh网络第三层用户移动管理的OLSR改进协议，以插件的方式增加协议控制流程，保持移动用户的IP地址在切换前后不改变。
并使用HNA消息机制对相关接入点的路由表进行同步，让新接入点代替旧接入点承担原数据连接中的终端数据转发。
整个设计完全分布在网络端，无须用户终端支持额外协议流程。
关键词：无线Mesh网络，NETLMM，OLSR路由协议，HNA1.引言WMN (Wireless Mesh Network, 无线Mesh网络) 也被称为多跳WLAN (Wireless Local Area Network, 无线局域网)，是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络，具有组网简单、扩展性良好等优点。
它可以看作是MANET (Mobile Ad hoc Network，移动自组织网络) 与WLAN相结合而成的一种分布式网络。
在WMN中，当有多个WLAN、Ad Hoc等子网接入主干网时，可以形成不同域之间的端到端连接，形成无线版、缩微版的Internet网络。
然而，由于频繁移动的特性，当用户在不同域之间进行切换时，视频流或端到端通话等用户连接将会产生中断。
并且，终端地址的改变使连接难以恢复。
这是在有线网络中不需考虑的问题。
目前，在无线领域中，已有一些相关解决方案，如Mobile IP。
它们普遍通过定义一个包含用户终端的全局移动管理协议来解决此类问题[1]。
这一过程需要在用户终端添加新的IP 协议栈，结果无疑会提高用户终端的复杂度，制约WMN的适用性。
如果能够利用WMN 的天然优势，仅仅通过改进其中的路由协议，把基于网络的区域移动性管理 (Network-based Localized Mobility Management, NETLMM[2]) 思想提取出来，与WMN进行融合，这将会大大扩宽WMN的应用前景。
组播扩展OSPF
邻居表：主要记录形成邻居关系路由器。 链路状态数据库：记录链路状态信息。 OSPF路由表：通过链路状态数据库得出。 全局路由表：OSPF路由与其他比较得出。
工作过程
(1)了解自身链路 每台路由器了解其自身的链路，即与其直连的络。 (2)寻找邻居 不同于RIP，OSPF协议运行后，并不立即向络广播路由信息，而是先寻找络中可与自己交换链路状态信息的 周边路由器。可以交互链路状态信息的路由器互为邻居。 (3)创建链路状态数据包 路由器一旦建立了邻居关系，就可以创建链路状态数据包。 (4)链路状态信息传递 路由器将描述链路状态的LSA泛洪到邻居，最终形成包含络完整链路状态信息的链路状态数据库。 (5)计算路由 路由区域内的每台路由器都可以使用SPF算法来独立计算路由。
（5）OSPF协议的设计是为了避免路由环路：在使用最短路径的算法下，收到路由中的链路状态，然后生成 路径，这样不会产生环路。
（6）应用广泛：广泛的应用在互联上，其他会有大量的应用实例。证明这是使用最广泛的IGP之一。
OSPF区域
OSPF中划分区域的目的就是在于控制链路状态信息LSA泛洪的范围、减小链路状态数据库LSDB的大小、改善 络的可扩展性、链路状态（Link-state）的路由协议，一般用于同一个路由域内。在这里，路由 域是指一个自治系统（Autonomous System），即AS，它是指一组通过统一的路由政策或路由协议互相交换路由 信息的络。在这个AS中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述这个AS结构的数据库，该数据库中存放的是路 由域中相应链路的状态信息，OSPF路由器正是通过这个数据库计算出其OSPF路由表的。
末梢区域当络中包含多个区域时，OSPF协议有特殊的规定，即其中必须有一个 Area 0，通常也叫做骨干区 域（Backbone Area），当设计 OSPF络时，一个很好的方法就是从骨干区域开始，然后再扩展到其他区域。骨 干区域在所有其他区域的中心，即所有区域都必须与骨干区域物理或逻辑上相连，这种设计思想的原因是 OSPF 协议要把所有区域的路由信息引入骨干区，然后再依次将路由信息从骨干区域分发到其它区域中。