论文研究-基于切换频率的分层可靠移动IP组播研究.pdf

所需积分/C币:5 2019-07-22 22:48:28 410KB .PDF

从以切换频率区分移动节点类别的角度,提出了一种新的可靠移动IP组播方案,目的是让不同类别的移动节点都能得到相应的、接近最佳的可靠组播服务。与现有的可靠移动IP组播协议相比,提出了基于移动节点的切换频率对移动节点进行分类的概念;提出了对不同类别的移动节点分别使用相应的可靠移动IP组播协议的思想;根据上述思想改进了RRBMoM协议,得到了新协议——ARRBMoM协议。在此基础上,利用OPNET分别模拟ARRBMoM和RRBMoM协议的运行情况,对其性能进行了分析和比较。仿真结果表明了ARRBMoM协议在多种
80 计算机应用研究 第25卷 的MIA:若无变化,则按照下面的方法选择MA进行切换。变,设定一个转向概率m(n=1%,2%,…,100%),以n的概率 如果新的FA是M-MHA,则揞定该M-MHA为新的MHA;选择新的移动方向θ。据此对现实应用中的MN切换频率进 否则,新的FA从HA处获得MHA的信息,然后依此计算出它行统计,得到经验参数a和β,并采用实际的统计值作为区分 与MHA之间的距离。如果距离大于MHA的服务范围,则需参数和β。 要重新选择MHA。如果FA已经加入了组播树,则指定FA作 本文仿真了 RRBMOM和 ARRBMoⅥ协议,共设置了57个 为MN新的MHA;否则,计算MN与HA的距离。如果小于服仿真场景。其中对 RRBMoM协议进行模拟的仿真场景有32 务范围,就指定HA为新的MHA;香则指定FA作为新的个, ARRBMoM协议的场景有25个 MHA。新的HA需要加人到组播组中,相应地更新组播转发 图3给岀了在各种情况下两种协议的平均端到端延时随 树,同时通知MN的HA更新MHA的信息。如果MN仍然在半径变化的情况。从图屮可以看出, ARRBMoM的平均端到端 MHA的服务范围之内,则不需要作任何改动,新的FA只需与延时要比 RRBMoM协议的平均延时小。虽然服务范围的增大 MIA建立联系即可。MN发生移动后,如果它离开∫原ⅦIA导致∫传输路径不优化,但是传输路径的变化不大(一跳左 的服务范围,就需要重新选择MHA 右)”,在可靠移动组播协议中不是影响端到端时延的主要因 3)应答和数据恢复机制 素。相对而言,可靠移动组播中组播数据包的重传较大幅度地 ARRBMoM在 RRBMoⅥ协议的基础上进行了改进,采用增加了端到端的时延,因此,当MHA服务范围增大时,MN的 一种増强的ACK应答机制与单播、绀播混合的重传方式。具切换次数减少,重传率降低,平均端到端延时下降 体方式如下: 图4给出了 ARRBMOM和 RRBMOM协议组播树重构次数 a)在宏级别上,由于HMHA、MMHA和MH√BS之间是随半径变化的对比情况。从图4中可以看出, ARRBMoM的组 低误码率的高速有线链路,丢失分组的概率很小,并且HⅥHA播树重构次数都比 RRBMoM协议要少;并且在 RRBMoM协议 管理的M-MHA个数有限,M-MHA管理的MHA个数也有限。的MHA服务范围较小时, ARRBMoM的优势更加明显。RRB FA向MIA、MIA向MMIA、MMIA向HMI应答只采用MoM的组播树重构次数随着MIA服务范制的增大,重构次数 周期性发送ACK消息;HMHA向MMHA、MMHA向MHA、明显下降。这与文献9]的描述相一致。原因在于服务范围 MHA向FA的重传方式采用单播。 的增大明显减少了MN的切换次数,所以MHA申请加入和退 b)在微级别上,MN向MHA周期性地发送ACK应答。与出组播树的次数减少,组播树趋于稳定。 此同时,MN在进入新的外地网络,向新的FA注册时,主动提 供已经接收到的最大组播数据包序列号,称之为增强的ACK 应答机制。由于无线传输介质的开放性和共享性,在局部区域 内的MN容易受到同一干扰源的影响,子网内的多个MN可能 同时丢失相同的组播分组。在 ARRBMoM协议中,FA采用组 火佃客出 播方式重传丢大分组给其子网内的所有MN。各级MIIA均作 服务半径 服务半 为数据备份节点( backup node)。当得到服务范围内所有接收 图平均端到端 图组播树重构 者的确认后立即将数据删除,避免重传请求回溯到组播源,减 延时随半径变化 次数随半径变化 少了重传时间。 图5~7给出了在同一误码率情况下的三种不同切换频率 AN在服务范围变化时,平均端到端延时的情况。 2仿真分析 本文采用 OPNET进行仿真,仿真拓扑环境设计为2000 m×2000m的范围。其中均匀分布有100(10×10)个小区。 每个小区内设一个BS,其功率覆盖范围是200m×200m,共设 置了96个BS。设置1个固定节点的组播源;4个MMHA作 服务半径 服务半径属 服务半径 为特殊的BS,分别位于5×5的基站区域中心;每个MMHA与 图低速平均端图中速平均端图高速平均端 相邻的4个BS、每个BS与相邻的4个BS之间的有线链路。 到端延时随半径变化到端延时随半径变化到端延时随半径变化 在 OPNET环境中,采用C++编写了 ARRBMOM和 RRBMOM的 从图中可以看出: RRBMoM协议平均端到端延时随着 进程模型屮的每一个状态。 MHA半径的增大都呈现了下降趋势,并且 ARRBMoM平均端 组播包产生速率为0.1pket时间单位,即每10个时间到端延时比 RRBMoM协议小;当MN的移动性较小时,ARFB 单位发出一个组播数据包。不同仿真场景中组播成员个数为MoM对 RRBMOMI协议的性能改善不是很明显,移动性增强 30~180个不等,均为MN;每个节点的无线传播范围是250m。时,改善越来越显者。 假设在固定网络中,所有数据包均能够正确收发;无线网络范 图8、9给出了在不同误码率情况下,MHA服务范围分别 围内误码率(BER)从10-4-10分别进行仿真。速度区分参为200、400、600和800m时,平均端到端延时的情况。图8显 数a和B的值在仿真模型中实测统计得到a=3,B=8。每次示了 ARRBMoM协议和 RRBMOMI协议(在各种半径设置情况 仿真程序都执行1h的仿真时间。仿真中MN的移动基本服下)平均端到端延时随比特误码率(BER)变化的对比情况。 从随机游走模型,并且考虑到MN的移动具有一定的连续图中曲线共同趋势是随着比特误码率的增加,半均端到端延时 性。假设移动速度n在第一次随机选取后就一直保持不逐渐增大。 ARRBMOM与 RRBMOM协议一样会受到无线传输 第1期 莽小平,等:基于切换频率的分层可靠移动I组播研究 信道传输质量的影响。但是在同样的条件下, ARRBMoM的平[3] BALLARDIE A.RFC2201, Core based trees ( CBT) multicast rou 均端到端延时性能总是优丁 RRBMOM协议。 ting architecture[S].[S.1.]: Internet Engineering Task Force, 1997 [4 MOY J. RFC 1584, Multicast extensions to OSPF[S][S1.]: Int net F ngineering Task Force, 1994 回吉长眼网 [5 DEERING S, ESTRIN D, FARINACCI D, et al. The PIM architecture for wide-area multicast routing[J. IEEE/ACM Transactions on 计网 Networking,1996,4(2):153-162 遐 [6 ESTRIN D, FARINACCI D, HELMY A, et al. RFC 2362, Protocol in dependent multicast-sparse mode PIM-SM): protocol specification 比误码率( 比误码率() 图平均端到端 图最大端到端 IS.S1.: Internet Engineering Task Force, 1998 延时随变化 延时随变化 [7] ADAMS A, NICHOLAS J, SIADAK W. RFC 3973, Protocol indepen dent multicast de node PIM-Dm 3结束语 [S1.: Internet Engineering Task Force, 200 [8] VARSHNEY U Multicast support in mobile commerce applications 本文从一个新的角度提出了基于切换频率的多层可靠移 []. Computer,2002,35(2): 7 动P组播的思想,并根据该思想对经典的 RRBMo协议进行9]LNCR, WANG KM. Mobile multicast support in IP networks[ C 了改进。从仿真结果看,改进后的 ArbcOm协议在端到端廷 Proc of GLOBECOM02[S 1.]: IEEE, 2002: 1935-1939 时组播树重构次数等方面的性能均优于 RRBMOM。同时,本101uNcR, CHUNG C J. Mulile reliable multicast supporl in IP uel 文给出了WN数量、无线信道的比特误码率对 ARRBMOM协议 works c //Proc of IEEE International Conference on Communica- 性能的影响。需要指出的是,这种思想并不局限于对RRB tions(ICC2000).2000:1421-1425 I1 REVESE P. Random walk in random and non-random environments MoⅥ协议的改进,也适用于对其他移动P组播协议的改进。 [M][SI]: World Scientific Publishing, 1990 参考文献 [12 SADAGOPAN B F, HELMY A. Important: a framework to systemati- [1 DEERING S, CHERITON D Multicast routing in datagram internet cally analyze the impact of mobility on performance of routing protocol orks and extended LANs J. ACM Trans on Computer Systems for Ad hoc networks[C//Proc of IEEE INFOCOM 2003. San Fran- 1990,8(2):85-110 cisco:sI 2003 12 WAITZMAN D, PARTRIDCE C, DEERING S RFC 1075, Distance [13] DIOT C, LEVINE B N, LYLES B,et al. Deployment issues for the IP vector multicast routing protocol( DVMRP)[S].[SI.]: Internet ulicasl service and archilec Lure[J. IEEE Network, 2000, 14(1) Engineering Task Force, 1988 78-88 (上接第46页)i(0≤i<m-1)处或者完全匹配时,根据定理2 表1几种算法的执行时间比较 可以得出推论b)与c)成立 算法 模式长度 2 12 3.2复杂度分析 89.8 35.529.620.7 由于坏字符跳跃表的大小为σ,好后缀跳跃表的大小为 BMI 88.255.648.542.234.428.419.2 56.354.4 6.840.632.426.917.2 m,NFS算法整体空间复杂度为O(m+σ)。在预处理阶段,生 Tuned55.453.946.641.232.026.317.1 成坏字符跳跃表的时间与字符表的大小a与模式长度m相 HF69.256.3 2.035.429 9 NFS 50.949.445.639.230.624.616.5 关;生成好后缀跳跃表的时间复杂度为O(m)。NFS预处理阶 段的时间复杂度为O(m+a)。在查找阶段,NFS算法在最理5结束语 想情况下的时问复杂度优于BM算法,为O(n/(m+1));在最 坏情况下的时间复杂度与BM算法相等,为O(mn)。 NFS算法综合了BM和 TunedBM算法的优点,使每一次匹 配不成功后都能跳过尽可能多的字符以进行下一轮匹配,有效 4实验结果与分析 地提高了匹配速度。由于查找问题的普遍性,该力法具有广阔 的应用前景 为了测试算法的实际性能,本文选用358MB的纯英文文 不,分别用长度为2、4、8、12、16、22、30七种不同模式对BM 参考文献 Qs、BMH、 TunedBM、 reverse factor(RF)”及NFS算法进 [1] BOYER R S, MOORE J S. A fast string searching algorithm[ J] Com mun acm,1977,20(10):762-772. 行执行时间的测试。测试环境为 Pentium2.8 GHz CPU、512 MB内存、 WindowsⅪP;编译环境为 Microsoft visual c++6.0。 [2 CHARRAS C, LECROR T. Exact string matching algorithms[ EB/ 测试结果如表1所示。 Olj.(1997).http://www-igm.univ-mlv.fr/-leeroq/string [3 COLE. R. Tight bounds on the complexity of the Boyer-Moore string 从表1的测试数据中可以看出,在利用七种模式长度进行 matching algorithm[ I]. SIAM J Comput, 1994, 23(5): 1075-1091 测试的过程中,NFS算法均属丁性能最好的算法,特别是在模41 LECROQ. Experimenlal resulis on string latching algorithms[ 式长度较短的情况下,优势更为明显。同时还可以看出,当文 Software Practice and Experience, 1995, 25(7): 727-765 本长度固定时,算法的执行时间与需要匹配的模式长度成[51 HORSPOOL.RN. Practical fast searching in strings[J]. Software 反比。 Practice and Experience, 1980, 10(6): 501-506

...展开详情
img

关注 私信 TA的资源

上传资源赚积分,得勋章
最新资源