基于源路由的多路径路由协议

第41卷　第2期2006年4月 西　南　交　通　大　学　学　报JOURNAL OF S OUT HW EST J I A OT ONG UN I V ERSI TY

Vol .41　No .2Ap r .2006收稿日期:2005205211

基金项目:国家高新技术863项目(NO.2003AA875010);中国工程物理研究院面上基金(NO.20040426)

作者简介:周逊(1968-),男,博士研究生,主要研究方向为移动Ad hoc 网络、无人机网络研究.E 2mail:zc m 2z@s ohu .com

文章编号:025822724(2006)022*******

基于源路由的多路径路由协议

周　逊1,2,　马弘舸3,　卢　宇1

(1.西南交通大学信息科学与技术学院,四川成都610031;2.中国工程物理研究院激光聚变研究所,四川绵阳621000;3.绵阳应用电子学研究所,四川绵阳621000)

摘　要:为了进一步有效地利用网络资源,采用多路径机制改善最佳链路状态路由协议OLS R 的网络性能,提出了基于源路由的多路径S R 2MP OLSR 协议.首先利用MPR 多点中继机制高效获取网络的拓扑图,并在网络节点中用多重D ijkstra 算法计算出多路径,然后采用加权分配的循环调度实现负载分配,最后引入源路由机制完成报文的选径转发.这种SR 2M P OLSR 协议较之OLSR 协议可进一步利用网络资源,改善链路的吞吐量和平均延迟,增加网络健壮性和可靠性.仿真结果显示,与OLSR 算法相比,SR 2M P OLSR 算法的数据传输率提高20%～40%,端对端平均延迟降低10%～30%.

关键词:SR 2MP OLSR;M PR;多路径;源路由

中图分类号TP393.04 文献标识码:A

M ulti pa th Routi n g Protocol Ba sed on Source Routi n g

ZHOU X un 1,2,　MA Hongge 3,　LU Yu 1

(1.School of I nf or mati on Science and Technol ogy,South west J iaot ong University,Chengdu 610031,China;2.Research Center of Laser Fusi on,China Academy of Engineering Physics,M ianyang 621900,China;3.

I nstitute of

App lied Electr onics,M ianyang 621900,China )Abstract :T o further effectively utilize net w ork res ources,the multi path mechanis m was used t o i m p r ove the net w ork perf or mance of OLSR (op ti m ized link state r outing ),and a s ource r outing 2based SR 2MP OLSR (s ource r outing 2multi path OLSR )p r ot ocol was p r oposed .I n this p r ot ocol,MPR s (multi point relays )are used t o obtain the net w ork t opol ogy effectively,and then the multi p le D ijkstra algorith m is operated in nodes t o calculate the r outes and all ocate the l oads by the weighted r ound 2r obin .Finally,the s ource r outing mechanis m is adop ted t o retrans m it data packets .The SR 2MP OLSR can utilize the net w ork res ources ulteri orly,i m p r ove the thr oughput and average delay of chains,and increase the net w ork r obustness and dependability .The si m ulati on result shows that compared with the OLSR,data deliver rati o f or the SR 2MP OLSR increases by 20%t o 40%,and end 2end delay reduces by 10%t o 30%.

Key words :SR 2MP OLSR (s ource r outing 2multi path op ti m ized link state r outing );MPR (multi point relay );multi path;s ource r outing

Ad hoc (又称为mobile Ad hoc net w orking,MANET )无线网络最初起源于20世纪70年代的美国军事研究领域,并在最近几年开始成为无线网络研究的热点及主流.Ad hoc 网络本身是一种对等式网络,网络中的节点没有主次之分,通过无线通信技术,网络中的节点同时充当主机和路由器的功能,并借助中间节点的转发来实现节点间的通信.故又称移动自组网、多跳网络.

目前,MANET 工作组的主要任务之一是研究移动互联网的路由选择协议.根据路由的驱动方式可以

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第2期周逊等:基于源路由的多路径路由协议

把路由选择协议分成两类:表驱动路由协议和按需路由协议.其中,Ad hoc网络协议研究较多的是按需驱动路由协议,关于表驱动路由协议的研究相对有所不足.

移动Ad hoc路由协议已有3个成为I ETF的RFC标准,其中之一就是最佳链路状态路由协议OLSR (op ti m ized link state r outing p r ot ocol)[1].

OLSR是一种表驱动的路由协议,它在全网范围内周期性地交换网络拓扑更新和链路状态信息,努力使每个节点都掌握到最新的全网拓扑图.当有业务到来,需要寻找路由时,节点根据自己拥有的拓扑图,在内部运行基于图论的D ijkstra算法,获得去往目的节点的路由.OLSR以传统的LS协议为基础,但根据Ad hoc网的特点做了很大改进,主要体现在以下两方面:(1)缩减了链路状态更新消息分组的尺寸,其中只包含某节点的邻节点的一个子集;(2)限制了链路状态更新消息重传行动的范围,只有部分邻节点才会重传链路状态更新分组.OLSR采用上述两种方法提供了一种洪泛控制消息的有效机制,可以明显减少网络的路由开销,尤其适合大型密集的移动网络.网络规模越大节点越密集,OLSR与传统的链路状态算法相比优势就越加明显.

不过,和大多数已提出的移动Ad hoc网路由协议一样,经典OLSR寻路的结果只能得到一条通往目的地的路径,而实际上有可能同时存在多条可用路径,部分网络资源被浪费了.

多路径路由策略是指通过一定的约束规则,在网络中找出到目的节点的多条路径,然后在这多条路径之间合理地分配负载,从而达到快速路由的目的.在网络中多路径可以更有效地利用网络带宽、减少拥塞、更好的健壮性和均衡负载等,而目前已开展的多路径研究主要集中于按需路由协议,如DSR(dyna m ic s ource r outing)[2]和AODV(Ad hoc on de mand distance vect or r outing)[3]:在DSR协议中首先提出了多路径策略[2],近来又进一步提出了一种扩展DSR的机制[4];基于AODV,则提出了AODV2BR(AODV backup r outing)[5]和AOMDV(Ad hoc on de mand multi path distance vect or r outing)[6]多路径策略;而MSR(multi path s ource r outing)[7]和APR(alternate path r outing)[8]等算法则主要在这些路由协议的负载平衡及端对端延迟等方面的性能进行了研究、探讨.但这些多路径算法都侧重于在按需路由协议中加以实现,而且存在从源节点获得的网络状态信息相对较少和路径使用效率低下等问题.

因此,笔者尝试将多路径机制引人OLSR表驱动路由协议中,提出一种基于源路由的多路径OLSR路由协议———SR2MP OLSR(s ource r outing2multi path OLSR),将业务负载分配到分离的多路径上同时传输.

1　SR2M POL SR全网拓扑图的获取

在经典的OLSR上增加多路径机制,在节点内部为业务分组寻路时,用多重D ijkstra算法寻找多条(原OLSR只寻找1条)通往目的地的分离路径,并且同时使用这些路径发送数据报文(有别于备份路由).在使用多路径分发数据报文时,为了避免多条路径的交叉,采用类似于DSR的源路由机制.

1.1　两种信息报文Hello和TC

首先,网络中的各节点周期性发送各种控制信息,通过分布式计算来更新和建立自己的网络拓扑图.

OLSR与只采用一种Hell o信息报文的其它路由协议所不同的是,同时由Hell o和T C(t opol ogy contr ol)两种控制报文来加以实现.其中,Hell o主要是用以建立1个节点的邻居表,其中包括邻节点的地址以及本节点到邻节点的延迟或开销,OLSR采用周期性地广播Hell o报文来侦听邻节点的状态和无线链路的对称性,尤其是用于邻节点之间的控制信息和计算该节点的MPR(MultiPoint relay).Hell o只在一跳的范围内广播,邻节点收到处理后即丢弃,不再进行转发;而T C信息报文则用来向整个网络进行转发广播,在TC分组中包含了被该节点选为MPR的邻节点的信息,节点根据收到的TC分组来计算出网络的拓扑图.

1.2　M PR多点中继

MPR多点中继技术是OLSR优化的关键所在.通过MPR选择算法在每个节点的第1跳邻节点中策略性地选择部分节点,将这些节点标识为该节点的MPR,这个MPR节点集是第1跳节点的子集.只有这些MPR节点的节点信息才能包含于T C控制信息分组之中,大大减少了链路状态更新消息分组的规模,并且也只由这些MPR节点来传送T C控制信息分组,非MPR节点将不再参与这两项功能操作.这样,可以把链