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随着无线通信技术的发展,移动自组织网络由于其无需固定基础设施的支持,可快速组网、易恢复等特点受到了广泛的关注。
路由协议的设计是影响网络性能的关键因素,传统的移动自组织网络路由协议借鉴了有线网络的路由机制,在传输数据之前会预先选定一条固定路径,但由于无线信道不稳定等特性,传输路径会经常断裂从而导致数据传输失败。针对传统路由协议存在的不足,MIT的研究学者首次提出了机会路由的概念。机会路由中多个中间转发节点会根据当前网络状况协调选出最佳下一跳节点来执行数据转发,其充分的利用了无线信道的广播特性和空间复用性,有效的提高了网络吞吐量和传输可靠性。机会路由作为一种新型的路由协议,还面临着许多亟需解决的问题,如中间转发节点集合的优化选择,数据冗余发送等,为此本文主要从以下两个方面进行了研究:
现有的机会路由协议大部分都是基于最短路径策略,采用期望传输次数ETX作为路由度量来选择中间转发节点及排序。它们没有充分考虑中间节点协作转发所产生的多路径特性,选择的中间转发节点集合性能较差,而期望传输次数仅能从丢包率方面简单反映链路质量,未考虑传输速率对网络性能的影响。本文分析了机会路由数据转发的特性,通过传输速率计算出数据包传输时延,并考虑了节点间的协调时延,利用迭代的方式得出端到端期望传输时延,以此为路由度量进而提出中间节点选择及排序算法ETSO。通过和ExOR的仿真比较,表明ETSO可有效提高网络吞吐量和降低端到端时延。
机会路由结合网络编码可有效解决数据冗余发送问题,但目前都采用完全网络编码,节点需等待K个线性无关的编码包才能解码,导致平均时延增加。针对该问题,本文提出基于部分网络编码的机会路由算法PNEOR,利用中间转发节点对接收到的数据包进行任意长度随机编码转发,目的节点通过高斯消元法均衡解码数据包,以此达到降低时延的目的。此外该算法在选择中间转发节点时考虑了节点剩余能量的影响。仿真表明,PNEOR可有效改善网络性能。