无线Mesh网路由协议的性能分析

无线Mesh网路由协议的性能分析

孔阳陈东娅房永钢田涛

孔阳陈东娅房永钢田涛济宁学院物理与信息工程系273155

摘要随着信息技术的发展，无线Mesh网络技术的优越性逐渐的展现出来，无线Mesh网络的发展能更好的满足人们对于信息需求的膨胀，本文介绍了无线Mesh网络的发展，现有的研究成果以及其网路由协议的性能分析。

关键词无线Mesh概况性能分析

随着无线网络技术发展的日新月异，由于Wlan等技术的局限性，新的网络构建和技术不断被提出与发展，其中无线Mesh网络表现出其特质。无线Mesh网络是一种具有多跳性能以及具有自组织自愈合特点的高容量高速率的网络结构，并具有快速部署易于安装、非视距传输、健壮性、结构灵活、高带宽的特点。核心是使每个节点都可发射和接受信号。

1.无线Mesh网络

我们传统使用的Wlan网络，用户都是通过一条固定的线路，当用户需要使用网络的时候，必须先接入一个固定的AP点，这样容易因为连入AP点的用户过多导致网络堵塞，而无线Mesh网络的出现则有效的解决这个问题。无线Mesh网络是由meshrouters（路由器）与meshclients（客户端）组成，而其中meshrouters构成骨干网络，并和有线的internet网相连接，负责为meshclients提供多跳的无线internet连接。

无线Mesh路由器的WR与用户终端间的无线传输、WR之间的无线传输和WR与WGW间的无线传输等技术共同组成了无线Mesh的物理层面的技术。由于无论采用何种传输技术都与用户端没有什么直接的关系，因此可以多样性的采用各种技术，例如智能定向天线技术、高效可控调制编码技术、低临界发射功率控制技术等。多跳的无线Mesh网络的最重要技术是用户终端通过WR接到无线IP接入点的路由技术和相关协议，其需要注意的准则的包括尽量少的多跳数、尽量小的时延、尽量大的数据速率、尽量低的差错率、尽量大的路由稳定等等。

2．几种典型的路由协议

目前无线Mesh网络典型的路由协议有动态源路由协议(DSR)、目的序列距离矢量路由协议(DSDV)、临时按序路由算法（TORA)以及AdHoc按需距离矢量路由协议(AODV)等。

2.1动态源路由协议

由于无线Mesh网络具有多跳性，其系统内的每个节点都可接收发射信号，因此路由选择成为无线Mesh网络里重要的问题。无线网络协议的动态源路由协议借鉴AdHoc的3种协议：先验式路由协议中，无论它们是否有通信需求，每个节点都采用周期性的路由分组广播，维护一张包含到达其他节点的路由信息的路由表，当网络拓扑结构有所改变时，节点就发出更新消息，节点更新路由表；反应式路由协议，也称为源驱动按需路由协议（如AODV、DSR、TCRA）；混合式路由协议（如ZRP），混合式路由协议是前两种协议的综合。

动态源路由协议是一种按需路由协议，支持单向链路，并且能够发现多条路由，由于对路由需求反应慢，就有可能造成延时，网络堵塞等故障，会对整个系统的服务质量有所影响。

2.2目的序列距离矢量路由协议

目的序列距离矢量路由协议是一种路由选择机制的表驱动算法，普遍用于AdHoc的移动网络中。目的序列距离矢量路由协议网络中，每个节点都包含一个含有所有可能的目的节点以及到它们的距离信息的路由表。

路由表包括三个方面，目的节点、跳数、目的地序号。目的地序号用语判断路由是否过时，防止产生路由环路。每个节点通过与临近节点交换信息或者通过路由表的改变来进行路由更新。路由表的更新有两种方式，一种成为全部更新（Fulldump）。这种更新方式是指拓扑更新消息中包含整个路由表，这种方式主要应用与网络情况变化较快的情况；另一种方式则称为部分更新（Incrementalupdate），这种方式只是更新变化的路由部分，所以这种更新通常用于网络变化较慢的情况下。

2.3按需距离矢量路由协议(AODV)

无线自组网按需平面距离矢量路由协议（AdhocOn-DemandDistanceVectorRouting，

AODV），是应用于无线mesh网络中进行路由选择的路由协议，能实现单播和多播路由。按需距离矢量路由协议是反应式路由协议，他用于在多个移动的节点中建立和维护一个动态，自启动的，多跳路由的专属网络，在按需距离矢量路由协议中，在没有建立连接的情况下整个网络都静止，当网络建立连接时，AODV节点变开始运作，并记录源节点和回到源节点的临时路由，当节点找到到目的节点的路由后，便把先前记录的临时路由返回到源节点，源节点便开始使用路由，当寻找的链路断掉后，源节点会得到反馈信息，于是重新寻找新路由。

AODV定义了三种消息种类，分别是路由请求（RREQ）、路由回复（RREP）和路由错误（RERR）。当系统中有同路时AODV不工作，当系统需要建立一个新的链路时，它将广播一条RREQ，如果RREQ能正确到达目的节点，正确的路由找到了；如果RERQ到达了一个新的路由，并且这个路由是新的而且包含目的节点，这个路由就在RREQ单播一个RREP后建立，所有接到信息的节点会缓存一条发回到源节点的路由。当活动路由表里有一条信息断开后，RERR就会通知其他节点链路发生断裂，然后再通过先驱表的作用来反馈、寻找，建立一条新的链路。

3．安全性能

由于无线Mesh网络属于多跳网络，在系统进行多跳行为的过程中不可避免会产生一定的延迟，这就会对某些对延迟要求很高的系统产生影响，比如流媒体；又由于多跳实在多个节点中进行，其在每个节点中的信息安全性也需要得到关注，目前在无线Mesh网络中多用GPR算法以及SR算法来解决安全问题。

MPR算法是以网络节点作为算法步进的对象的一种离线路由算法，在以已知网络拓扑，即节点集合，链路集合等为条件的前提下，将数据在多条路径下进行传输，以满足源-目的节点对之间的连接请求，从而有效的减少受攻击的概率。

由于网络资源有限，攻击者仍然可以找出所有的分离路由，由此出现了新的算法--SR算法，SR算法是以一定的概率去选择信息传输的路径，也就是在源节点与目的节点之间的所有链路集合中以一定的概率去选择信息传输的路径，也起到提高系统安全性能的作用。

经过仿真研究发现，SR算法能更好的解决系统的安全问题，而GPR算法则在解决系统延迟方面有很好的表现。

4．小结

无线Mesh网络的特点决定它在未来仍有很大的发展空间，对无线Mesh网络各性能的研究，能进一步满足现代人对信息的需求。因此对无线Mesh网络的研究具有很大的必要性以及很高的现实意义。

参考文献

【1】李志，张光烈.无线AdHoc网络中增强安全性的多路径路由算法[J].信息与控制，2008，37(2):155-159.

【2】何国锋，陈公超，吴越，等.基于802.11s的WLANMesh网络安全研究[J].电信科学，2008(5):55-60.

【3】杨鹏.基于移动AdHoc网络的多路路由算法[J].计算机工程与应用，2008，44(17):119-121.

基金项目：济宁学院科研基金项目（2010QNKJ05）“无线Mesh网络的路由算法研究”