无线Adhoc网络中QoS路由协议的研究.pdf

### 无线Adhoc网络中QoS路由协议的研究 #### 摘要与背景介绍 Adhoc网络作为一种无需依赖中心管理的无线移动自组织网络，在近年来得到了快速发展与广泛应用。随着技术的进步，Adhoc网络不仅需要支持传统数据业务，还必须能够支持如语音、视频等实时业务。这要求网络能够为不同业务提供服务质量（Quality of Service, QoS）保障。然而，Adhoc网络自身的特性——如节点能量有限、链路质量难以预测以及分布式控制机制——为QoS的实现带来了诸多挑战。 #### 引言 Adhoc网络能够在无法或不方便使用现有网络基础设施的情况下提供临时通信服务。随着业务需求的多样化与规模的扩大，Adhoc网络需要能够提供QoS保证，以支持语音、视频等实时业务。由于其特有的自组织性质，Adhoc网络中的QoS保证面临着许多独特的挑战，比如节点能量限制、链路带宽资源不确定性等。因此，研究Adhoc网络中的QoS保证体系具有很高的理论意义与实用价值。 #### QoS路由协议概述 QoS路由协议是实现QoS保证的关键技术之一，主要关注两点：找到并维持满足特定QoS需求的路由路径；最小化QoS路由协议本身的开销，从而优化网络资源的使用效率。理想的QoS路由协议应具备低开销、高鲁棒性、良好的可扩展性以及能够快速响应网络变化的特点。 #### 先应式QoS路由协议 先应式路由协议，又称表驱动路由协议，要求每个节点无论当前是否需要通信，都需要建立并维护路由表，包含到网络中所有其他节点的路由信息。这种方式下，当源节点需要发送数据包时，可以直接获取到目标节点的路由。 **1.1 基于OLSR的QoS路由协议** - **OLSR（Optimized Link State Routing）**：这是一种优化的链路状态路由协议，旨在减少传统链路状态路由协议的复杂性和开销。文献中提到了几种基于OLSR的QoS扩展形式： - 文献[3-5]提出了一种结合OLSR的QoS路由协议，通过在OLSR的基础上添加QoS参数（如带宽、延迟等），使网络能够更好地支持实时应用。这些方法通常会考虑路径上每个节点的QoS属性，并选择最佳路径以满足应用的需求。 - 文献[6-8]进一步探讨了如何在OLSR框架内实现更高效的QoS路由，比如通过引入新的算法来优化路径选择过程，确保即使在网络拥塞或链路质量下降的情况下也能提供稳定的QoS保证。 - 文献[9]则专注于解决Adhoc网络中由于节点移动性引起的路由不稳定问题，提出了一种改进的OLSR算法，能够在节点频繁移动的情况下仍能保持稳定的QoS性能。 #### 反应式QoS路由协议 反应式路由协议仅在需要时才建立路由，这种策略有助于降低网络开销。与先应式相比，反应式协议通常更加灵活且开销较小，但可能在路由发现过程中遇到延迟问题。 **2.1 基于AODV的QoS路由协议** - **AODV（Ad hoc On-Demand Distance Vector）**：是一种典型的反应式路由协议。文献中探讨了几种基于AODV的QoS扩展形式，以适应Adhoc网络中的实时业务需求。 - 文献[10-12]提出了一种将AODV与QoS参数相结合的方法，通过在路由发现过程中考虑QoS约束，来寻找满足特定服务质量要求的路径。这种方法通过动态调整路由选择标准来适应不同的业务需求。 - 文献[13-15]则研究了如何通过优化AODV中的路径选择机制来提高QoS性能，例如，引入了更有效的路径修复机制，以应对网络变化导致的路径中断问题。 #### 基于群集的QoS路由协议 在大型Adhoc网络中，基于群集的路由协议通过将网络划分为多个群集来简化路由管理，提高网络的可扩展性。 **3.1 群集头选举机制** 文献中提到了几种群集头选举机制，这些机制通常是基于节点的能量水平、位置或其他QoS相关因素来选择群集头。通过合理选择群集头，可以有效地减少路由维护的开销，并提高整个网络的稳定性。 #### 利用地理位置信息的QoS路由协议 利用地理位置信息进行路由选择是一种有效的方法，尤其是在Adhoc网络中，节点的位置信息对于优化路由路径至关重要。 **4.1 地理位置感知路由** 文献中探讨了几种基于地理位置的QoS路由协议，这些协议通过考虑节点的地理坐标信息来选择最优路径。这种方法不仅可以减少路由发现的时间，还能提高路径的稳定性，特别是在移动性较高的场景下。 #### 组播QoS路由协议 组播QoS路由协议专门用于支持多对一或多对多的通信模式，这对于流媒体等实时应用尤为重要。 **5.1 多径QoS路由协议** 多径路由允许数据通过多条路径传输，以提高网络的健壮性和可靠性。文献中提出了几种多径QoS路由协议，这些协议通过同时考虑多条路径的QoS属性来提高网络的整体性能。 #### 结论与未来发展方向 Adhoc网络中的QoS路由协议是该领域研究的重点之一。虽然已经取得了一些进展，但仍有许多挑战需要克服。未来的研究方向可能包括但不限于： - **算法优化**：开发更高效的路由算法，以降低计算复杂度和通信开销。 - **适应性强的路由协议**：设计能够更好地适应网络变化的路由协议，如节点移动性、链路质量波动等。 - **多层协同**：研究如何在不同协议层之间进行协同工作，以提高整体QoS性能。 - **安全性和隐私保护**：考虑到Adhoc网络的开放性，安全性和隐私保护也是重要的研究方向之一。 Adhoc网络中的QoS路由协议是实现网络服务质量保证的关键技术之一。随着技术的不断进步，未来的QoS路由协议将会更加高效、稳定，并能够更好地满足各种应用场景的需求。