无线网状网络的路由协议研究报告.pdf

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摘 要 无线网状网络是一种新型的宽带无线网络，主要用于因特网的无线接入。路由是 WMN

中的一项关键技术。本文先介绍路由技术的概念以及一般有线网络的路由，然后以Ad hoc

为例介绍无线多跳网络中的路由，并比拟它们与有线网络路由的区别。接着着重介绍WMN

路由协议。最后本文详细介绍分析一种适用于无线网状接入网的TBR 协议及其改良协议。关

键词 WMN；Ad hoc；路由协议；TBR

1 引言 如今，无线通信技术正以前所未有的速度开展着，并日益广泛地融入到人们的生活

之中。蜂窝移动通信网技术比拟成熟，网络覆盖能力强，然而它在数据业务支持方面明显缺

乏。无线局域网在近年来得到了较快的开展，成为无线接入的有效手段，但是它的覆盖 X 围

构造已经被纳入到 802.16e，802.11s 等标准中。WMN 作为未来无线城域核心网最理想的方式

之一，具有可能挑战 3G 技术的能力，是构建 B3G/4G 的潜在技术之一。 WMN 由客户节点、

路由器节点和网关节点组成。客户节点也可以分为普通 WLAN 客户节点和具有路由与信息

转发功能的客户节点两类。与传统的无线路由器相比，WMN 路由器在很多地方均作了增强，

除了提升多跳环境下的路由功能外，对 MAC 协议、多无线接口等技术也有所改良。网关节

点具有到 Internet 有线宽带的连接，WMN 通过其网关节点接入 Internet。WMN 接入网的构

造图如图 1 所示。

图 1 WMN 接入网构造图

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按照构造层次，WMN 的网络构造可以分为平面网络构造、多级网络构造和混合网络构造。

其中，平面网络构造中所有节点均为对等构造，适用于节点数少又不连入核心网的场合；多

级网络构造可以分为上下层两个局部，上层为 MESH 构造的路由器网关网络，下层为普通

WLAN 客户节点，它们只能通过接入上层的网络才能实现相互间的通信；混合网络构造即以

上两种构造的混合，网络也分为上下两层，但其下层是具有路由与信息转发功能的客户节点。

3 Internet 路由协议与 Ad hoc 网络路由协议 路由是 WMN 中的一项关键技术，本文主要针对

为两大类：距离向量路由协议和链路状态路协议。距离向量路由协议〔如RIP〕主要优点是

简单且有效率，但是，这种方法存在收敛慢、易出现路由环路等问题。链路状态路由协议〔如

OSPF〕的特点是，所有路由器均保存全网络拓扑信息并做周期更新，并且任何一个环节的

改变引发即时更新。相对于传统的距离向量路由协议，链路状态路由协议有全网拓扑信息，

因此可以防止出现路由环路且收敛速度较快。然而，这种协议通过全网播送来传递最新信息，

因此，尤其是在高移动性〔或严重无线电干扰〕造成链路状态改变的时候，此类协议会消耗

大量的网络资源并产生过多的控制开销，而使其变得不可行。 传统的 Internet 路由协议〔如

OSPF，RIP〕是专为有线网络设计的。它们不能够很好处理无线网状网环境中常见的拓扑构

造和质量的快速变化。因此，在无线网络中不能直接使用传统的Internet 路由协议，而要使

用为无线网络专门设计的路由协议。3.3 Ad hoc 网络路由协议 Ad hoc 网络是一种没有有线根

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Driven〕路由，或者预先式〔Proactive〕路由，如 DSDV〔Dynamic Destination-Sequenced Distance

Vector〕是一种典型的表驱动路由协议，基于 Bellman-Ford算法；另一种称为按需〔On Demand〕

路由，或者反响式〔Reactive〕路由，如 DSR 〔Dynamic Source Routing〕是一种典型的按需

路由协议。此外，还有一种混合式路由协议——ZRP〔Zone Routing Protocol〕[1]。

不具有良好的扩展性。而按需路由协议那么有所不同，其节点仅当需要时才查找相应路由，

节省了路由维护的开销，但在进展数据传输时需要寻找路由，造成不可预测的路由延迟，因

而不适应对时延敏感性应用[2]。从上述的分析中可以看出，无论是表驱动路由还是按需路由，

对规模较大的自组织网络的支持都不是很好，而混合式又过于复杂而不适合实际应用。4

WMN 路由协议 4.1 WMN 与 Ad hoc 的比拟 虽然在 WMN 的路由设计时可以参考一些现有的

用于 ad hoc 网络的路由协议。但事实上WMN 与移动 Ad hoc 网络〔MANET〕还是有较大区

别的。主要表达在： 〔1〕MANET 的网络拓扑注重的是移动，而 WMN 的移动性低，网络

拓扑总体呈现静态或弱移动。 〔2〕MANET 的节点能量有限，功率节省是其路由设计的一

个重要方面，而 WMN 关注的是高吞吐量的路由协议，侧重无线宽带大容量传输。 〔3〕

MANET 的业务侧重于网内通信，而 WMN 的业务侧重于网间通信，主要用于因特网或宽带

素 根据无线多跳网络的路由设计思想结合 WMN 自身的特点，在设计 WMN 路由时要考虑

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