Ad-hoc网络组播路由协议的研究与设计
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Z HANG i Le 。LI Jn — i U i gwe 。XU ic u n Ha—h a
( o t hn si t f o u igTeh oo y B i g 1 0 8 ,C ia N r C i I t u hn ) h an t C n j n
O 引 言
A —o dh e网络 ,是 由一 组带 有 无线 收发 装 置 的 移 动节 点 ,为了完成某个任 务而组 成 的一个多 跳移 动 自治 网络 系 统 。网络 内的移 动节点 除具有 主机 功能 以外 ,还具有 路 由 功能 。如果两个 移动 节点位 于无线 沟通 范围 内,那 么它们 就可 以通 过无线 信道直 接建 立连接 ,否 则将 利用 中间 的相
出反 应 ,并 通 过 在 有 时 间 限制 的方 式 下 去 修 复 和 处 理 这 些
态的变化。当节 点在指定 时 间内没有 收到某 个邻 居节点 发 来的 Heo握手信息时 ,节点就认为该邻居节点不存在了 。 l l ( )网络节点如何保证 组播 包能 够被 各组 播成 员可 靠 6
④动 态变化 的 网络 拓扑 结构 ;⑤特 殊 的信 道共 享方式 。组 播路 由协议 使无 线 多跳 网络 具备 了点 对 多点 的通 信 功能 ,
收 稿 日期 :2 1 —11 ;修 订 日期 :2 1—31 0 20 —7 0 20 —9
作者简介 :张磊 (9 9 ) 1 7 一 ,男 ,内蒙古通辽人 ,工程师 ,研究方 向为计算机 网络及 通信 ;刘经纬 (9 9 ) 1 7 一 ,男,黑 龙江双鸭 山人 ,硕 士 研究方 向为无线 自组网及无 线 Meh网络;徐海川 ( 9 3 ) s 1 7 一 ,男 ,吉林辉南人 ,高级工程师 ,研究方 向为计算 机网络及通信 。
境 复杂 ,网络 拓 扑 结 构 动 态 变 化 ,加 上 通 信 带 宽 有 限 ,有
必要研究 一 种设 计 简 单并 能 极 大节 省 通 信 带宽 的 组播 路
由 协议 。
1 相 关研 究
近些 年 ,国 内 外 有 大 量 关 于 Adh c网 络 组 播 路 由 协 -o
任何地点不需要 现有信 息基 础 网络设 施 ,实 现系统 内 的数 据交换 ,并实现 自组织 的网络管理 。因此 ,这种 Adh c网 -o 络具有较 高的移 动性 和较强 的 自适 应能力 ,特别适 合应 急 通信 领域 和一些具 有复 杂地形 环境下 的组 网应用 。A —o dh c
由 于无 线 网络 环 境 复 杂 多 变 , 网络 拓 扑 结 构 动 态 变 化 、
成员收到了组播 数据后都 向广播 给它 数据 的 中间节 点 回复
一
通信 带宽有 限 ,C P ris 出 的 MAO V 组播 路 由协 议 . ekn 提 D
以及 近年 来 国 内 外 对 该 协 议 的 改 进 _ o虽 然 逻 辑 上 比较 完 8]
( 北计 算技 术研 究所 ,北京 1 0 8 ) 华 0 0 3
摘 要 :从无线 自组 网实际环境应用 出发 ,提 出了一种极 大节省通信带宽并且 实现 简单的无 线 自组 网组播路 由协议。该协 议充分利 用了无线信道的广播特性 ,采用广播方式完成对网络 内各节点的组播数据 的分发 ,网络 内各 节点则根据 组播 数据
接 收 到 。本 论 文 所 研 究 的 组 播 路 由协 议 保 证 网 络 内 每 个 节
断链 。如果有事件 发生在 一小 部分 网络 中,则每 一小部 分 网络分别独立地建 立起一 个组播 树 ;如果 该 网络中 的各 个 部分相互融合在一 起 ,那 么同一组 播组 中的组播 树将迅 速
2 1 年 9月 02
计 算机 工程 与设 计
COM P UTER ENGI NEE NG RI AND S GN DE I
S p. 0 2 e t2 1
Vo . 3 No 9 13 .
第 3 3卷
第9 期
A —o dh c网络 组 播 路 由协 议 的研 究 与设 计
张 磊 ,刘 经 纬 ,徐 海 川
邻 节 点转 发 报 文 。 也 就 是 说 , 这 种 网 络 可 以在 任 何 时 刻 、
从 而实 现音 视频会 议 、信息共 享 和命 令发 布等 功能 ,因此
在 A -o dh c网络 中加 入 组 播 功 能 使 得 该 网络 具 备 了 信 息 分 发
的能力 ,从而具 备 了更 大 的应 用价值 ,但 由于无线 网络环
Ab tat An Adh c muia tr uig p oo o ih i s i be fr te wi ls ewok u a e n a ral e u e t e sr c: - o tcs o t r tc lwhc s ut l o h r es n t r sg sa d c n g e ty rd c h n a e
个 确 认 ,如果 中 间 节 点 在 一 段 时 间 内 没 有 收 到 指 定 个 数
的确认包时 ,中 间节 点会再 次将该 组播包 广播 一次 。此 时 每个节点都应知道周 围的邻居节 点 中有哪些 节点 携带 了组
播成员 。
22 示 . 例
整地 完成 了 Adh c网络的组播功能 ,但构建与重建 组播树 -o 的过程非 常复杂 ,后 期实 现这样 的过程需 要耗 费大量 的通
的 目的地 址 来 判 断 是 否 应 向 自己直 连 的 组 播 成 员转 发 组播 数 据 ,并 根 据 序 列 号 决 定 是 否将 该 组 播 数 据 再 次 广 播 出 去 以 及 防
止收 到重复的组播数据 ,因该协议不使用组播树 ,省却 了建立与重建组播树的 复杂过程 ,从 而保证 了对通信 带宽的节省与 实现 的简便 。现 已在 P weP o rC平台上得到 实际验证 ,运行效果 良好 。
E mal 9 9ij g i9 9 13 cr - i :1 7 1 i we1 7 @ 6.o un n
・
34 ・ 38
计 算机 工程 与设计
2 1 正 02
与退 出管 理 。C P ris 出 的 自组 网组 播 路 由协 议 允 许 网 . ekn 提 络 中 的各 个 节 点 动 态 的 、 自发 的 加 入 或 移 出 一 个 组 播 组 ,
关 键 词 :无 线 网络 ;Adh c -o 网络 ;广 播 ;组 播 ;组 播 路 由协 议
中 图法 分 类 号 :T 33 O 文 献 标 识 号 : P 9 .4 A 文 章 编 号 :10 —0 4 (0 2 934 —4 0 07 2 2 1 )0 —3 70
Re e r h a d d sg fAd h cm u tc s o tn r t c l s a c n e i n o — o lia tr u i g p o o o
点的存 在 ,Hel握手信息 实际是一个仅 在一跳范 围内发送 l o
的 广播 包 ,各 节 点 通 过 定 时 器 更 新 来 检 测 周 围邻 居 节 点 状
并能进行多跳 路 由。在 网络 的有 效生存 周期 中 ,组 播组 中 的成员可 以随时变 换 。协议通 过使 移动节 点组成 一棵树 的 方式来连接组播组 中 的成 员 。移动 节点 能快速地 对断链 做
网 络 具有 如 下 特 点 :① 无 中 心 ; ② 自组 织 ;③ 多 跳 路 由 ;
议 [] 1 方面的研究与改进 ,但 经过大量查新 发现 ,它们 的基 本思想基本上 都是源 于 C P ris的 MA V组 播路 由协 . ekn OD 议 的设 计思 想 ,该协议在 A V单播路 由协议 的基础上加 OD 入 了对组播 功能 的支 持 ,其 目标 是在无 线多 跳 网络 环境下 构建一个类似 于传统 有线 网络环境 下 的共 享 的组播树 ,并 通过对共享组播 树 的动态维 护 ,完成对 各组播 成员 的加入
信 带 宽 ,可 以说 既 增 加 了 协 议 设 计 时 的 复 杂 度 ,又 没 有 换
来网络性 能的提 升 ,因此 在 目前仍 较为 稀缺 的无 线 网络通
信 带 宽情 况 下 进行 这 样 的协 议 几 乎 是 不 可 能 的 。
现 以图 1为例对组播 路由协议 的运行过程进行说 明。
wa t fb n wit n a esmp y i lme t d i t d e n r p s d n t i p o o o ,t eb o d a tc a a t ro h r — s e o a d d h a d c n b i l mp e n e su i da d p o o e .I h s r t c l h r a c s h r c e ft ewie s l s h n e s d a d t emu t a t a ai it iu e t r a c s d ,a d al h o e d ei t emu t a t a as o l e s c a n l Su e n h l c s t Sds rb t d wi b o d a tmo e n l t en d s u g h l c s t h u d i i d h f i d b o wa d d t h lia t mb r n v i h u l a emu tc s a a a c r i g t h e u n e h o p e o r eo s e f r r e o t e mu t s c me e d a o d t e d p i t lia td t c o dn o t es q e c ,t e c m l x c u s f — a c e t b ihn n e sa l h n h u t a tt e sd s a d d,S h h au b e c mmu ia in b n wi t a e n s e sl a l i g a d r e t b i i g t em li s r e i ic r e s s c O t e t e v l a l o nc t a d dh i s v d a d i ai o s y i l me t d Th r t c l ss rc l a i a e h o r C p a f r a d t e r s l a if c o y mp e n e . e p o o o t i y v l td i t e P we P l t m n h e u ti s tsa t r . i t d n o s Ke r s wiee s n t r ;Ad h c r a c s  ̄mu t a t y wo d : r ls ewo k - o ;b o d a t li s ;mu tc s o t g p o o o c l a tr u i r t c l i n
连接 起 来 。
点都至少将 组播 数据 广播一 次 ,即网络 内所 有节 点构成 了
一
个 组 播树 ,如 果 组 播 成 员 与 组 播 源 不 是 一 跳 可 达 ,则 需
要中间节点逐次广播 。为保证每 个组 播成员 都能 够可靠 收
到 组 播 数 据 ,可 以为 组 播 数 据 增 加 确 认 机 制 , 即 每 个 组 播
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O 引 言
A —o dh e网络 ,是 由一 组带 有 无线 收发 装 置 的 移 动节 点 ,为了完成某个任 务而组 成 的一个多 跳移 动 自治 网络 系 统 。网络 内的移 动节点 除具有 主机 功能 以外 ,还具有 路 由 功能 。如果两个 移动 节点位 于无线 沟通 范围 内,那 么它们 就可 以通 过无线 信道直 接建 立连接 ,否 则将 利用 中间 的相
出反 应 ,并 通 过 在 有 时 间 限制 的方 式 下 去 修 复 和 处 理 这 些
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④动 态变化 的 网络 拓扑 结构 ;⑤特 殊 的信 道共 享方式 。组 播路 由协议 使无 线 多跳 网络 具备 了点 对 多点 的通 信 功能 ,
收 稿 日期 :2 1 —11 ;修 订 日期 :2 1—31 0 20 —7 0 20 —9
作者简介 :张磊 (9 9 ) 1 7 一 ,男 ,内蒙古通辽人 ,工程师 ,研究方 向为计算机 网络及 通信 ;刘经纬 (9 9 ) 1 7 一 ,男,黑 龙江双鸭 山人 ,硕 士 研究方 向为无线 自组网及无 线 Meh网络;徐海川 ( 9 3 ) s 1 7 一 ,男 ,吉林辉南人 ,高级工程师 ,研究方 向为计算 机网络及通信 。
境 复杂 ,网络 拓 扑 结 构 动 态 变 化 ,加 上 通 信 带 宽 有 限 ,有
必要研究 一 种设 计 简 单并 能 极 大节 省 通 信 带宽 的 组播 路
由 协议 。
1 相 关研 究
近些 年 ,国 内 外 有 大 量 关 于 Adh c网 络 组 播 路 由 协 -o
任何地点不需要 现有信 息基 础 网络设 施 ,实 现系统 内 的数 据交换 ,并实现 自组织 的网络管理 。因此 ,这种 Adh c网 -o 络具有较 高的移 动性 和较强 的 自适 应能力 ,特别适 合应 急 通信 领域 和一些具 有复 杂地形 环境下 的组 网应用 。A —o dh c
由 于无 线 网络 环 境 复 杂 多 变 , 网络 拓 扑 结 构 动 态 变 化 、
成员收到了组播 数据后都 向广播 给它 数据 的 中间节 点 回复
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以及 近年 来 国 内 外 对 该 协 议 的 改 进 _ o虽 然 逻 辑 上 比较 完 8]
( 北计 算技 术研 究所 ,北京 1 0 8 ) 华 0 0 3
摘 要 :从无线 自组 网实际环境应用 出发 ,提 出了一种极 大节省通信带宽并且 实现 简单的无 线 自组 网组播路 由协议。该协 议充分利 用了无线信道的广播特性 ,采用广播方式完成对网络 内各节点的组播数据 的分发 ,网络 内各 节点则根据 组播 数据
接 收 到 。本 论 文 所 研 究 的 组 播 路 由协 议 保 证 网 络 内 每 个 节
断链 。如果有事件 发生在 一小 部分 网络 中,则每 一小部 分 网络分别独立地建 立起一 个组播 树 ;如果 该 网络中 的各 个 部分相互融合在一 起 ,那 么同一组 播组 中的组播 树将迅 速
2 1 年 9月 02
计 算机 工程 与设 计
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第 3 3卷
第9 期
A —o dh c网络 组 播 路 由协 议 的研 究 与设 计
张 磊 ,刘 经 纬 ,徐 海 川
邻 节 点转 发 报 文 。 也 就 是 说 , 这 种 网 络 可 以在 任 何 时 刻 、
从 而实 现音 视频会 议 、信息共 享 和命 令发 布等 功能 ,因此
在 A -o dh c网络 中加 入 组 播 功 能 使 得 该 网络 具 备 了 信 息 分 发
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的确认包时 ,中 间节 点会再 次将该 组播包 广播 一次 。此 时 每个节点都应知道周 围的邻居节 点 中有哪些 节点 携带 了组
播成员 。
22 示 . 例
整地 完成 了 Adh c网络的组播功能 ,但构建与重建 组播树 -o 的过程非 常复杂 ,后 期实 现这样 的过程需 要耗 费大量 的通
的 目的地 址 来 判 断 是 否 应 向 自己直 连 的 组 播 成 员转 发 组播 数 据 ,并 根 据 序 列 号 决 定 是 否将 该 组 播 数 据 再 次 广 播 出 去 以 及 防
止收 到重复的组播数据 ,因该协议不使用组播树 ,省却 了建立与重建组播树的 复杂过程 ,从 而保证 了对通信 带宽的节省与 实现 的简便 。现 已在 P weP o rC平台上得到 实际验证 ,运行效果 良好 。
E mal 9 9ij g i9 9 13 cr - i :1 7 1 i we1 7 @ 6.o un n
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34 ・ 38
计 算机 工程 与设计
2 1 正 02
与退 出管 理 。C P ris 出 的 自组 网组 播 路 由协 议 允 许 网 . ekn 提 络 中 的各 个 节 点 动 态 的 、 自发 的 加 入 或 移 出 一 个 组 播 组 ,
关 键 词 :无 线 网络 ;Adh c -o 网络 ;广 播 ;组 播 ;组 播 路 由协 议
中 图法 分 类 号 :T 33 O 文 献 标 识 号 : P 9 .4 A 文 章 编 号 :10 —0 4 (0 2 934 —4 0 07 2 2 1 )0 —3 70
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点的存 在 ,Hel握手信息 实际是一个仅 在一跳范 围内发送 l o
的 广播 包 ,各 节 点 通 过 定 时 器 更 新 来 检 测 周 围邻 居 节 点 状
并能进行多跳 路 由。在 网络 的有 效生存 周期 中 ,组 播组 中 的成员可 以随时变 换 。协议通 过使 移动节 点组成 一棵树 的 方式来连接组播组 中 的成 员 。移动 节点 能快速地 对断链 做
网 络 具有 如 下 特 点 :① 无 中 心 ; ② 自组 织 ;③ 多 跳 路 由 ;
议 [] 1 方面的研究与改进 ,但 经过大量查新 发现 ,它们 的基 本思想基本上 都是源 于 C P ris的 MA V组 播路 由协 . ekn OD 议 的设 计思 想 ,该协议在 A V单播路 由协议 的基础上加 OD 入 了对组播 功能 的支 持 ,其 目标 是在无 线多 跳 网络 环境下 构建一个类似 于传统 有线 网络环境 下 的共 享 的组播树 ,并 通过对共享组播 树 的动态维 护 ,完成对 各组播 成员 的加入
信 带 宽 ,可 以说 既 增 加 了 协 议 设 计 时 的 复 杂 度 ,又 没 有 换
来网络性 能的提 升 ,因此 在 目前仍 较为 稀缺 的无 线 网络通
信 带 宽情 况 下 进行 这 样 的协 议 几 乎 是 不 可 能 的 。
现 以图 1为例对组播 路由协议 的运行过程进行说 明。
wa t fb n wit n a esmp y i lme t d i t d e n r p s d n t i p o o o ,t eb o d a tc a a t ro h r — s e o a d d h a d c n b i l mp e n e su i da d p o o e .I h s r t c l h r a c s h r c e ft ewie s l s h n e s d a d t emu t a t a ai it iu e t r a c s d ,a d al h o e d ei t emu t a t a as o l e s c a n l Su e n h l c s t Sds rb t d wi b o d a tmo e n l t en d s u g h l c s t h u d i i d h f i d b o wa d d t h lia t mb r n v i h u l a emu tc s a a a c r i g t h e u n e h o p e o r eo s e f r r e o t e mu t s c me e d a o d t e d p i t lia td t c o dn o t es q e c ,t e c m l x c u s f — a c e t b ihn n e sa l h n h u t a tt e sd s a d d,S h h au b e c mmu ia in b n wi t a e n s e sl a l i g a d r e t b i i g t em li s r e i ic r e s s c O t e t e v l a l o nc t a d dh i s v d a d i ai o s y i l me t d Th r t c l ss rc l a i a e h o r C p a f r a d t e r s l a if c o y mp e n e . e p o o o t i y v l td i t e P we P l t m n h e u ti s tsa t r . i t d n o s Ke r s wiee s n t r ;Ad h c r a c s  ̄mu t a t y wo d : r ls ewo k - o ;b o d a t li s ;mu tc s o t g p o o o c l a tr u i r t c l i n
连接 起 来 。
点都至少将 组播 数据 广播一 次 ,即网络 内所 有节 点构成 了
一
个 组 播树 ,如 果 组 播 成 员 与 组 播 源 不 是 一 跳 可 达 ,则 需
要中间节点逐次广播 。为保证每 个组 播成员 都能 够可靠 收
到 组 播 数 据 ,可 以为 组 播 数 据 增 加 确 认 机 制 , 即 每 个 组 播