基于位置的Ad hoc网络路由协议研究

【摘要】基于位置的ad hoc网络路由协议利用节点地理位置信息指导数据包的转发，具有可扩展性强，路由效率高等优点。分析了ad hoc网络中基于位置的路由协议以及位置信息服务，对几种协议进行了分析比较，并指出了基于位置的路由协议的研究重点。

【关键词】ad hoc网络；路由；协议；位置

【abstract 】ilocation-based unicast routing protocol uses geographical location information of nodes to direct the forward of data package, superior to scalability and high efficiency in routing. in this paper, we introduced location-based unicast routing protocols and location information services for ad hoc network. analysed and pared several protocols, we pointed at the research emphasis on

location-based unicast routing protocol.

【keywords 】ad hoc network;routing;protocol;location

1 引言

ad hoc网络是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的多跳临时自治系统。路由协议一直是ad hoc网络研究的重点。根据不同的路由策略，ad hoc网络的路由协议可以分为基于拓扑的路由协议和基于位置的路由协议。与传统的基于拓扑的路由协议相比，基于位置的路由协议利用节点的位置信息来指导包的转发，其基本思想是利用节点的位置信息来选择下一跳，将包向目的节点的方向上进行

转发，不需要对路由进行建立和维持，具有开销小、高可扩展性、高性能等优点。为使位置信息得以有效利用，基于位置的路由协议的研究有两个要点：一是假设源节点在发消息时已知目的节点的位置信息的基础上，设计出基于位置的路由协议；二是位置信息服务的实用性，位置信息服务需要记录节点位置信息的实时更新情况，以应答位置查询。

2 基于位置的路由协议与比较

基于位置的路由协议主要有：dream、基于定额的位置信息服务gl、基于家乡区域的位置信息服务slurp，以及基于位置的路由协议lar、gpsr、gra、gedir、zhls、grid、geotora、gdsr和gzrp等。（1）协议对位置信息的利用程度

ad hoc网络的路由协议包括3个部分：查找路由、转发数据分组、路由维护。根据对位置信息的利用程度，可以将这些协议分为部分的和完全基于位置信息的路由协议。在此介绍的几种路由协议中，只有grid 仅根据节点位置信息就能解决路由协议的3个问题，因此，它是完全基于位置信息的路由协议。其他协议仅利用位置信息解决其中部分问题。

（2）协议间比较

影响位置的路由协议性能的两个重要因素是网络规模和网络拓

扑变化程度。位置辅助的路由协议和基于位置信息的路由协议差别在于是否保存路由表。当网络规模很大时，前者将增加节点的存储开销。若网络拓扑变化频繁，位置辅助的路由协议需要不停地发送

rreq查找路由，这会引入过多的找路时延和开销。同时，链路变化快，导致很多数据分组在传输过程中丢失。而对于基于位置信息的路由协议，节点根据自己掌握的当前位置信息转发数据分组，不存在事先找路的问题，没有找路时延。此外，基于位置信息的路由协议只需要知道本地的拓扑信息，即便网络拓扑变化频繁时，也可根据本地拓扑信息找到最新的有效路径。lar在dsr中用地理位置信息限制路由查找分组广播的X围，它可用于其他采用泛洪找路的协议（比如aodv）中，以降低开销。lar可根据实际定义相应的期望域和寻找域，其本质仍为反应式路由，当网络变化快时，将频繁修复链路，但不适合网络拓扑变化过快的环境。dream能保证无路由环路。每次转发都将分组发送给目的节点方向的多个节点，类似于提供了到目的节点的多条路径，且某条链路上分组的丢失不会影响其它链路上的分组，鲁棒性好，dream中的控制分组只有位置更新分组和ack分组，且分组携带信息较少；更重要的是，节点根据自己的移动速度独立确定发送位置更新分组的周期，且只有移动节点才发送位置更新分组，最大限度地节省了控制分组占用带宽。dream虽然限制了到目的节点的泛洪X围，但其本质还是基于泛洪的。因此，dream不适用于节点数目多、数据量大的网络。terminodes和grid 属于分层路由，适合于大规模网络。在terminodes中，节点同时保存多条到某个节点的anchor路径，可适应高速变化的网络拓扑；同时，在多条独立的路由上传输数据分组可均衡网络中的流量，降低网络拥塞发生的可能性。grid中的路由生存时间较长，路由对节点

的移动不太敏感。另外，路由控制分组的开销与网络中节点密度关系不大。相反，在其他路由协议（如dsr，aodv，lar，zrp等）中，一旦路径上的任一中间节点移动，就可能导致整条路由失败。

3 ad hoc网络位置信息服务

基于位置的路由协议研究中的一个主要挑战为，如何得知目的节点的准确位置信息。一些协议（如，dream和lar）在协议中包含了位置信息交换的过程，而大部分基于位置的路由协议假设有一个独立的机制为节点提供位置信息。比如所有地理转发路由协议都假设目的节点的位置为已知。实际上，在这些协议的仿真过程中，位置信息不产生任何开销的提供给了全部节点。这样会导致仿真结果显示包含了对目的节点位置信息维持过程的某些协议的开销要更高，如dream协议。因此，对这种独立的位置交换机制，即位置信息服务的研究是对基于位置的路由协议的研究过程中的重要组成部分。目前已有的ad hoc网络位置信息服务可以被分为三种类型：反应式位置系统，先验式位置数据库系统和先验式位置分发系统。

3.1 反应式位置系统（rls）

反应式位置服务系统基于需要对位置进行查询。反应式位置服务系统可以归为all-for-some方式，网络中的所有节点保持所需的某些其它节点的位置信息。反应式位置服务可以分为rls和rls’。

在rls协议中，当移动节点需要另一个节点的位置，且该位置信息未知时，发起节点首先向邻居节点询问所需节点的位置信息。当邻居节点在一定时间内未对其有所反馈时，节点将全网泛洪位置查