论文研究-基于OLSR的MANET地址自动配置机制.pdf

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为了解决现有无线自组织网络地址自动配置协议过于复杂、开销大、可实现性不强的问题,利用OLSR在全网拓扑信息维护、低开销消息洪泛等方面的优势,提出一种以OLSR为基础的地址自动配置方案。实现IP地址的快速分配,并只需对OLSR协议消息作简单修改即可在网络运行过程中维护地址的唯一性。本方案具有开销小、实现简单的特点,适合大型网络地址分配需要。
第4期 卿利:基于OLSR的 MANET地址自动配置机制 1529 DAD_retry_count分别为常数 CONST_AREQ_ RETRIES和目的mP地址为非本节点地址,将该消息中继转发向目的地址 CONST DAD_ RETRIES,填入侯选地址,然后广播 Addr_rey消的下一跳。 息,启动定时器Ad- req _timer,等待接收 Addr re应答消息:3性能分析 如果定时器 Addr_req_timer超时未收到 Addr_rep消息,则重新 发送Adr-req消息,并使 AddrReq_retry_count减1,重启定时 本文提出的地址分配机制基于OISR路由协议,除了O 器 Addr_req_timer;如果 AddrReq_retry_count为0,则认为所选 SR协议本身需要传输的 HELLO消息和拓扑通告(TC)消息 择的候选地址为唯一地址,发送 Addr allocation消息给新入网外,本协议需要传输以下消息: Addr agent req、 Addr agent rep 节点。 Addr_req、 Addr_rep、 Addr allocation、 Addr err消息。仅Adh 允分利用OSR协议作为主动式路由实现全网拓扑维护 req消息为洪泛消息,其余均为单跳发送或者单播消息。Adr 的特点,每个节点均保有全网节点地址信息,并通过IC消 eq消息主要用丁重复地址检测,在地址分配代理选取一个地 息进行周期更新,利用该信息可有效实现重复地址检测址后发送以通告选择的地址,以确认该地址是否为唯一地址。 (DAD)如下: 该消息需要全网洪泛,以保证在全网范围内该候选地址没有节 )如果 MANET节点收到 Addr_req消息,且该消息以前未 点在使用或已被选择。由于消息洪泛产生协议的主要开销,而 收到过,比较自己P地址与消息中携带的候选地址,若相同 在 Addr_req消息中,只需携带需要检验唯一性的候选地址,包 则单播发送一个 Addr_rep消息给代理节点,以通知该侯选地长度较小,个协议产生的开销较小。注意到,如果为了进一步 址已被使用,不再转发Mdq消息;否则,判断自已是否为减小该Adr消息带来的开销,可以利用OLSR协议周期发 MPR节点,如果是则转发Adrn消息,如果不是则放弃转发送的TC消息,只需在TC消息中添加候选地址项即可实现重 Addr_req消息。 复地址检测,从而避免增加洪泛消息带来的开销。而OLSR协 b)如果 MANET节点收到 Addr_rep消息,且该消息的目的议本身采用MP机制,降低了网络开销,因此整个协议的开销 地址为自己的地址,查询自己的候选地址表。如果 Addr rep将非常低。 消息中的捎带的候选地址在自已的候选地址表中,则删除表中 本协议充分利用了OISR协议所具有的全网拓扑维护优 此侯选地址,并使DAD_ retry_counL减1。若 DAD_retry-un点,采用地址分配代理优先方式来分配地址,而地址分配代理维 为0,则发送 Addr failure消息通知新入网节点地址分配失败;护了在网节点信息,选择到重复地址的概率较小;只有在网络建 否则选择一个新的候选地址,发送Mdmq消息,重新进行重立时有大量节点需要人网时由于网络拓扑信息维护不完全,才 复地杜检测。如果 Addr_rep消息中的捐带的候选地址不在自会有较大的地址重复情况。地址重复将带来地址分配时延,并 己的候选地址表中,则丢弃该消息,不作处理;否则,根据路由增加由于传输Adm、r等消息带来的网络开销 表转发该 Addr_rep消息到下一跳。 在协议中,地址唯一性维护机制采用键值与地址组合的方 通过以上DAD过程,新入网节点将分配得到一个P地式判断是否发牛地址重复,对OLSR路由协议只需稍作修改, 址,并保证该地址与其他节点地址不重复。 在消息中增加键值项即可达到目的,相比于文献10.12」等方 2.3维护地址唯一性 法,实现简单,降低∫开销。 新入网节点分配得到P地址,便可与 MANET中任何节点 通信。在 MANET运行过程中,需要维护地址唯一性,防止由4结束语 于两个 MANET融合或在DAD过程中 Addr_req消息丢失等原 本文提出一种基于OISR的地址自动分配协议,以适用于 因引起的地址冲突问题。每个 MANET节点引人随机键值,作 具有低开销要求的大型自组织网络。该协议用于为新入网节 为节点的唯一标志,即任何两个不同节点的键值均不相同。那 么,如果两个节点的P地址相同,而键值不同,则认为两个不 点自动地分配P地址,并维护网络地址的唯一性,防止因为各 种原因导致的网络地址重复问题,而不会带来网络开销的明显 同节点选择了相同的P地址,发生了地址冲突。因此,只需在 增加。将路由与地址自动配置机制结合起来,也可以保证协议 OLSR路由协议的控制消息(包括ILLO消息和拓扑控制消 的简沽性和可实现性。协议设计充分考虑了实现的简单性,并 息)中增加键值域,并在路由表中每个表项增加键值记录,而 保证地址分配时延尽可能的小。 不用作其他修改,便可实现对地址冲突的检测。 如果 MANET节点接收到OSR协议的HELO消息或TC参考文献: 消息,则检查源P地址和消息携带的键值。如果P地址在本[1] HATTIG M. Zerucunf requiremenLs[EB/OL].[2010-0720].lt 地缓存中且键值与缓存的键值不同,则说明发生了地址冲突, tp: //tools. ietf. org/id/draft-ietf-zeroconf-regits-08txt 节点单播一个AdER消息给具有更小键值的源地址;否则2 HOMSON S, NARTEN T.6 stateless address autoconfiguration 检查消息序列号。如果消息序列号与缓冇的该源卫地址的消 FBOI.].(1998)[2010-07-20].htp://ww.ief.org/rfe/ 息序列号相同,则说明该消息已收到并处理过,直接丢弃该消 rfc2462, txt 3 PERKINS C, MALINEN J, WAKIKAWA R, et al. IP address autocon 息;如果该消息未收到过,则将该消息的源P地址、序列号、键 figuration for Ad hoc networks [EB/OL].( 2001-12-14)[2010-0 值信息缓存至本地,并按照OLSR路由协议进行其他处理。 20.http://tools.ietforg/id/draft-perkins-manet-autoconf-01 如果 MANET节点接收到 Addr err消息,则检查:若消息41 JELGER C. Gateway and address autoconfiguration for IP6dho 的目的P地址为本节点地址,且消息中携带的重复P地址为 lelwurks[ EB/OL].(2004-04-23)[2010-07-15].htp://tols 本节点地址,节点重新开始P地址配置过程;若消息中携带的 ietf. org/id/draft jelger-manet-gateway-autoconf-v6-02txt 重复P地址非本节点地址,丢弃该 Addr err消息;若消息的 (下转第1532页) 1532 计算机应用研究 第28卷 00 一新算法Z轴位置均方根谓差 新算法Z轴位置均方根误差 三 新算法Y轴位望均方根误差 一新算法Y铀位置均方相误差 专鈽法7轴位詈蓟方根误差 传统算云Z轴位置均方根误差 一缘算法丫轴位智均方根50 传算法y轴位習方根误差 孤10 JA之 2040 8010C 204 6080100 60801000 米样间隔 采样间隔 采样间隔 采样间隔 a)Z轴位置均力根误差 b)Z轴速度均方根误差 (a)Y轴位置均方根误差 b)y轴速度均方根误差 图3新算法与不含f的EKF算法在z轴的RMSE 图8新算法与不含f的EKF算法在Y轴的RMSE 1)新算法与传统的不含多普勒频率的KF算法进行对1 算法Z轴置均方根误<100 訂算去Z轴位置均方根误差 比,如图4~6所示。 统算法Z轴位置均方根误差 重传缆算法Z轴位置匀方根误差 新算X位置方根谟差 新算法X轴位置均方根误差 传统算法X轴位置均方梫吴差 传统算达X轴位置匀方误差 0100 采样间嗝 采样间 (a)Z轴位置均方根误差 (b)Z轴速度均方根误差 6080100 新算法与不含f的EKF算法在Z轴的RMsE 采样间隔 采样间鬲 a)x轴位置均方根误差 (b)X轴速度均方根误差 4.3结果分析 图4新算法与不含的UKF算法在X轴的RM 从仿真结果图中可以清晰地看到,新算法由于加入了多普 葡频率并且结合了UKF的滤波思想,从而提供了有关日标更 算去】轴位置均方根误差 新算法Y轴位置均方根葚 传统算法Y轴位置均方根提面 传资算法Y轴位管均方根误差 进一步的信息,并且避免了系统非线性化所带来的弊端,最终 20 20的 使得滤波精度得到了明显提高 20406080100 5结束语 采样间隔 a)Y轴位置均方根误差 (b)Y轴速度均方根误差 本文在UKF算法的基础上,提出了一种观测方程中含有 图5新算法与不含后的UKF算法在Y轴的RMSE 多普勒频率的非线性滤波算法,并且给出了新算法与传统算法 一新算达2轴置均方根误差 一新算法Z轴位置均方根误差 的仿真对比分析。仿真结果表明,新算法相对于传统算法能明 传统算法z轴位置均方根误差 传统算法Z轴位置均方根误差 A 显提高滤波精度,体现了新算法的有效性和合理性。 参考文献: 20406080100 040 6080100 [1] STIMSON G W.机载雷达导论[Ⅵ].2版吴汉平,等译.北京:电 采样间隔 采样间隔 子工业出版社,2005:20 (a)Z轴位置均方根误差 (Z轴速度均方根误差 图6新算法与不含f的UKF算法在Z轴的RMSE [21 JULIER S J, UHLMANN J K. 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