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无线多跳网络中吞吐量优化的多播路由算法研究杨 平 王建新



  摘要:现有网络中提高多播吞吐量的算法通常是以提高链路速率为目的,但单纯地提高链路速率而忽略多播树的度也限制了多播吞吐量的提高。主要研究了多跳无线网络中多播吞吐量最优化问题,深入分析了无线多跳网络特点,并在综合考虑链路速率和多播树度对多播吞吐量影响的基础上,提出了应用于节点发射功率相同环境下的UUP_MTOA算法和应用于节点发射功率不同环境下的UNP_MTOA算法。通过仿真实验与同类近似最优化算法相比,UUP_MTOA算法和UNP_MTOA算法能够获得更高的吞吐量,更适应于多跳无线网络环境。
  关键词:多跳无线网络;多播;吞吐量最优化
  中图分类号:TP393; TP301文献标志码:A
  文章编号:1001-3695(2008)05-1513-04
  
  0引言
  
  无线多跳网络(wireless multi-hop networks)是一种新型的无线网络,它没有中心接入节点或固定的基础通信设施,在无线多跳网中,每个节点既是终端、接入设备,又是路由器。各个节点通过分布式控制算法相互协调完成网络的通信功能。由于无须固定通信设施的支持,无线多跳网络具有可快速部署和不依赖固定通信设施的特点,非常适合军事战术通信和民用应急通信,如野战通信、紧急搜救、临时会议等。
  多播是一种实现从源节点同时向多个目标节点发送信息而仅在分叉的节点转发数据包复本的通信形式。这一技术有效地解决了单(多)点发送、多点接收的通信问题,在多媒体会议、数据分发、分布式并行处理和分布式交互仿真等方面得到了广泛的应用。采用多播通信方式能够有效利用网络带宽,减少网络拥塞。随着高性能网络技术的迅速发展,多播在各种网络应用中发挥着越来越重要的作用,而关于多播的研究近几年也成为国际上一个广泛研究的热点问题[1]。
  本文介绍了多播路由协议国内外的研究现状,给出了无线多跳网络环境下的多播传输模型及改进算法的仿真和比较。
  
  1国内外研究现状
  
  对于多播路由协议的设计与方法的研究,国内外许多学者都提出了不同多播路由协议和算法。但是,对无线多跳网络而言,要实现多播通信,不仅要处理多播中相对独立的组成员关系,还要处理由移动主机自身特点所引起的单向链路问题。特别是无线多跳网络本身具有通信带宽有限、能量受限等特征,更加限制了多播通信技术在无线多跳网络中的应用。
  目前关于无线多跳网络多播路由协议的研究方向主要可分为以下几类:
  a)设计高效快速的多播路由协议,处理多跳无线网络中通信带宽受限、链路单向性等问题[2~4]。文献[2]提出的协议CAMP (core-assisted mesh protocol)在网格中采用核的技术,从而减少了控制消息泛播传输的开销。该协议能够保证任何一个多播组成员节点都能在有限的时间内找到通往源节点的反向最短路径。T. Ozaki等人[3]提出的Bandwidth-Efficient协议则采用一种新的路由创建过程(route seup process)来减少转发节点的数量,并通过路由优化过程(route optimization process)来移除不必要的转发节点和冗余低效的路由信息,最终依靠实施需求驱动的路由建立与修复过程(recovery process)来避免周期性地发送控制消息。而文献[4]提出了一种基于节点分类策略的多播路由协议。该协议为发送者和接收者建立一个基于mesh结构数据转发组,对无线网络拓扑变化具有良好的适应性。 ......
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