文摘

利用无线网状网络(WMNs)大大增加,和多界面的多通道(MIMC)技术已被广泛用于骨干网。不幸的是,临时按需距离矢量路由协议(AODV)中定义的IEEE 802.11标准是为WMNs使用单一接口单通道技术。所以,我们定义一个问题,当传统的AODV用于MIMC WMNs并提出一个接口assignment-based AODV (IA-AODV)为了解决这一问题。IA-AODV,基于多目标路径的请求,包括PREQ预测方案,PREQ损失恢复方案,PREQ发送方分配方案。详细介绍了根据各种网络条件和服务,和路由效率和网络可靠性的网络使用IA-AODV提出系统模型进行了分析。最后,在一个真实的试验台MIMC WMNs使用IA-AODV路由协议,实现网络的各种指标通过实验评估。当提出的路由协议是与现有的AODV路由协议相比,它执行的路径更新使用只有14.33%的管理框架,完全消除了路由故障,减少了UDP包丢失比例0.0012%。

1。介绍

无线网状网络和相关工艺。无线网状网络(WMNs)被认为是下一代网络技术,因为他们可以提供高可扩展性和经济性。WMNs研究基于IEEE 802.11的年代,这是一个IEEE 802.11修正案网状网络,积极发展(1]。WMNs被选为骨干网络在许多地方由于能够提供网络稳定性和可靠性无线传感器网络的数据传输,智能城市应用程序,等等。

提高网络效率的方法之一是多界面的多通道(MIMC)技术,它使用多个无线通道通过多个接口。MIMC技术最小化在同一个频道上进行干扰和防止退化的吞吐量,虽然跳的数量增加(2- - - - - -5]。此外,网络中的每个链接的质量改善了通过使用定向天线(6,7]。

特设按需距离矢量路由协议(AODV)中定义的IEEE 802.11标准被广泛应用于ad hoc网络和WMNs。基本操作使用随需应变的AODV路由方案如下。首先,一个源节点想要创建一个新的路径广播一个路径请求(PREQ)框架包括目标节点的信息。所有节点接收,管理(管理)帧生成一个反向路径向源节点。如果接收节点PREQ的目标,它将发送一条回复(预科)通过单播帧的源节点;否则,PREQ只是重播。目标节点发送的预科是交付给源节点,和网格路径创建当源节点接收准备。此外,源节点执行路径更新通过发送定期PREQ为了找到一条更好的指标(8]。

研究动机和贡献。如前所述,WMNs被利用为各领域的骨干网络。加强WMNs的估值,不仅要提高能力,还必须增加效率和可靠性。加强WMNs最好的方法之一就是利用MIMC技术和定向天线。WMNs采用MIMC技术和定向天线(MIMC WMNs),额外的路由协议的技术要求提高效率和可靠性。

实际交通流量也应该考虑,但大多数路由协议只考虑网格门户和网格路由器之间的交通。如果网络规模扩大或一个特定的应用程序,生成大量的内部网络流量服务,交通流可能不是针对网格门户(9,10]。在这种情况下,更新过程的路径的开销将大大增加,这必须由路由协议。

在本文中,我们定义的问题发生在一个现有的AODV用于MIMC WMNs,和提出了一种新的路由协议,提高路由效率和网络的可靠性。现有的问题和研究贡献MIMC WMNs如下。(我)原AODV使用打PREQ (ST-PREQ),存在结构性问题,PREQ框架不能通过正常的路径。因此,网格路径会无意中改变。然而,该接口assignment-based AODV (IA-AODV)可以解决这个问题通过使用多目标PREQ (MT-PREQ),即管理框架执行路径与多个目标同时更新。(2)收到PREQ通过多个接口时,随机接受PREQ的顺序显示了路由度量和低相关性PREQ接收订单。因为这个问题,频繁更换接口负责转发通信发生,和网络可靠性退化从包交货率的降低和增加路由故障比率。PREQ随机接收订单的问题是解决IA-AODV PREQ预测方案。(3)如果网络规模扩大和内部网络路径增加,路由的效率将下降由于增加管理框架的路由更新过程。另一方面,利用MT-PREQ IA-AODV能够最大限度地提高路由效率和PREQ预测方案,处理异常情况如PREQ脱落。(iv)PREQ发送者的简单规则决定减少了路由协议的效率,但IA-AODV提高路由效率通过使用PREQ发送方分配方案。

组织。本文的其余部分组织如下。部分2提出的背景及相关工作,和部分3介绍了系统模型为MIMC WMNs并定义问题。节4,IA-AODV详细解释,在部分5实验结果进行了分析。最后,我们得出本文的部分6。

2。背景和相关工作

2.1。背景的AODV路由协议

的MIMC WMNs提出了使用定向天线,所以大多数网链接的链接质量在MIMC WMNs是保证高;因此,更新过程的结果,找到一个更好的路径将被削弱。所以,当传统的AODV路由协议是受雇于MIMC WMNs,有很多点可以考虑,与单一接口单通道(SISC) WMNs。首先,路由更新过程是一个重要的因素找到最佳路径在通信,但如果无线信道信息不是经常改变管理帧传输的数量在更新过程将是一个开销。因此,管理框架的方案,最大限度地减少每次更新时间是必需的。第二,路由故障经常发生由于随机接收订单PREQs和PREQ损失,所以需要额外的工艺来解决这个问题。

MT-PREQ,有效地减少了PREQ帧的数量,在IEEE 802.11年代了。如果WMNs利用MT-PREQ,那么路径发现或路径更新的目标与多个节点可以实现单个PREQ。在IEEE 802.11年代,MT-PREQ的字段目标数,这表明目标节点的数量,每一个目标每个目标的,包括信息,如1个字节国旗,6字节介质访问控制(MAC)地址,和4个字节序列号码。(每一个目标领域被称为目标列表。)IA-AODV提出本文的主要工艺是基于MT-PREQ。

2.2。相关的工作

目前,很多研究路由方案或特设网络和广播方案WMNs一直在进步。这些作品的主要目标是避免干扰网络内包交货率,改善和提高端到端带宽。其他研究关注MIMC WMNs定向天线的高性能的骨干网络。

从我们自己的以前的工作MIMC WMNs,通道负载了解路由协议,快速恢复的多路径AODV协议和实现的IEEE 802.11 n多次反射研究了提高链路带宽的11- - - - - -13]。通道负载了解路由协议选择最有效的多次反射路径通过通道使用在多个源节点和目标节点之间的路径(11),和多路径AODV协议搜索另一个路径当原始路径是妥协(12]。本文扩展了之前研究[14),一个有效的和小说的路由协议主要关注最大化路由效率和网络可靠性同时最小化路由过程中的开销。

几项研究的路由协议进行了改进移动ad hoc网络(manet)的性能和WMNs15- - - - - -20.]。有实施AODV WMNs最早的形式(18,20.),和一个路由协议使用缓存增加包交货率在一个特设网络提出了高迁移率(17]。此外,混合无线网状通信协议(HWMP)研究了与网格门户以及内部沟通WMNs [19]。节点类型意识到在混合WMNs AODV路由协议,其中包括不仅网格路由器,而且客户,提出了(15]。另一方面,提出的路由协议实现的网络吞吐量提高路由效率最大化和网络可靠性。

大量的研究集中于路由协议MIMC WMNs以提高性能通过避免干扰4,5,21- - - - - -25]。t·c·蔡和s . t .蔡25)提出了跨层路由协议,控制每个网络接口的传输能量MIMC WMNs提高性能。Paschoalino和马德拉23]证明了可伸缩性和链接质量意识到最短路径路由协议以提高吞吐量。此外,苏et al。21和刘和廖24)提出了一种路由协议使用signal-to-interference-plus-noise比(SINR)干扰值和期望传输时间(ETT) MIMC WMNs。相比之下,IA-AODV修改现有的AODV提高网络可靠性和支持可伸缩性不管理开销。

安加et al。26)提出了一个AODV路由协议来提高网络的可靠性通过阻止一个自私节点集中只在没有数据交付在MANET电能节约。因此,它实现的服务质量(QoS)保证和改进包交货率,然后通过仿真验证的剩余包缓冲区和路由故障。博伊斯et al。27)展示了一种路由协议,有效地确保缓冲区操作间歇地连接网络。这种路由协议操作根据连接的当前状态和缓冲区。通过这种方式,它能增加包交货率和可靠性,但也减少了路由消息的数量。与其他研究[26,27),一个专门的路由协议MIMC WMNs与定向天线提出了一种高性能的无线骨干网络,并评估网络的可靠性和性能提升到实际实现。

如上所述,研究路由协议来提高性能的MIMC WMNs充足。然而,大多数这些研究假设的理想条件,不考虑实际问题。IA-AODV认为特征MIMC WMNs受雇于各领域骨干网络,实现网络可靠性通过传播路由管理框架基于接口分配的方法。此外,它还实现了路由效率减少路由开销基于指定管理帧的发送者。

3所示。系统模型和问题陈述

3.1。系统模型的MIMC WMNs

一个网格节点MIMC WMNs可以有多个接口,通过不同的渠道进行沟通。而且,因为它使用定向天线,每个接口负责连接只有一个邻居节点。两个接口之间的网格创建链接,所以多次反射链接包含接口的数量,这是一样的跳数的两倍。的路径变化通过信息更新的路由机制,在MIMC和SISC存在相当大的差异。SISC,跳通过路径的改变产生的开销只修改接收地址(RA)的MAC头每一帧的传输队列。另一方面,修改的跳MIMC增加开销,不仅改变了RA的每一帧也重置RA的合适的接口。一个网格发动机控制和管理多个接口。所以,以上操作的开销,需要锁定机制大大增加。此外,广播帧MIMC WMNs复制网格节点的接口数量,然后分别送到每个接口。

MIMC WMNs使用作为一个支柱是基于无线链接,链接质量绝对会影响网络的价值。因此,大多数工业MIMC WMNs使用定向天线。当使用定向天线,减少碰撞和在同一个频道上进行干扰和信号的增加,可以显著提高连接质量。此外,逻辑拓扑就等于物理拓扑。

3.2。问题陈述

3.2.1之上。使用ST-PREQ AODV的结构性问题

如果现有的AODV使用ST-PREQ采用MIMC WMNs,路由会发生的结构性问题,如图1。在图1活动路径被表示为a - b和模拟;特别是,节点之间的路径A和D是由A-B-D,拥有一个更好的指标。为了更新路径信息,节点发送两个PREQs每次更新周期,并且每个PREQ包括目标节点B和D,分别。每个PREQ将通过所有接口发送节点为了更新网格路径。PREQ,序列号(SN) 10,是转移到节点D作为目标。它将通过节点B和C,将到达节点d PREQ SN 11广播节点B作为目标;之一的副本PREQ直接交付给节点B和另一个到达节点通过节点B C和D, D节点接收PREQ,最新SN的节点从只有节点C .因此,节点D设置跳向节点到节点C,因为它误解了A-B-D路径不再有效了。之后,节点发送与SN PREQ 12节点通过节点B和C D作为目标;道路模拟将A-B-D取代一个更好的指标。这个结构性问题从ST-PREQ可能发生更频繁地在一个拓扑结构包括一个多路径。 Thus, when the network scale is larger, this problem will occur multiple times during one update period. In addition, this problem may become a serious situation when one node takes charge of sending PREQ/PREP at the same time.

3.2.2。增加使用ST-PREQ AODV的路由的复杂性问题

图2显示了一个示例PREQ传输更新和维护路径的小规模MIMC WMNs。当现有的AODV路由协议,PREQ帧所需的数量在一个路径更新周期中表达

在(1),网格节点的数量负责传送的PREQ MIMC WMNs。目标节点的数量意味着与沟通源节点。例如,在图的拓扑结构2,有6路径(a - c、f、j, l, E-J,和G-J)。在这种情况下,网格节点负责PREQ传播节点A, E, g .这个时候,是3;是4,1,1。因此,总PREQ帧的数量在路由更新周期。它等于路径的数量。

一般广播机制(flooding-if收到广播包,它就是重播),传输的总数的传播过程PREQ整个网络中定义

在(2),表示接口的数量网格节点,反映了界面的目标节点接收PREQ。在每个网格节点MIMC WMNs链接的接口数量;因此,接口的总和所有网格节点是所有网链接数量的两倍。在图2广播的总数在a - c路径更新的路径。考虑

方程(3)提出了转移的总数PREQ传播路径更新期内。使用图中的例子2,是。随着从ST-PREQ结构性问题,转移管理框架的总数将大大增加当网络规模变大或内部网络路径增加。特别是,每个网格节点MIMC WMN链接的接口数量;因此,拷贝广播帧的传输接口的数量。因此,延迟操作和传输,浪费网络资源,网络管理过程的复杂性显著增加。

3.2.3。随机PREQ接收订单和PREQ损失问题

除了上面的问题,随机接受PREQ问题的存在。收到PREQ通过多个接口时,随机接受订单PREQ问题之间的相关性很低,路由度量和PREQ接收订单。换句话说,当路径执行更新,跳向PREQ源节点变化根据最新的第一个收据PREQ通过穷人的道路;然后再跳向PREQ源变化相同的下一个收据PREQ通过良好的路径。这个问题会发生更频繁地如果有更多PREQ传输和多路径。

路由失败PREQ造成的损失也存在。PREQ传播为默认播放;后传播物理传感载体在MAC层进行。此外,PREQ框架不需要确认(ACK)。由于这些因素,赔付率PREQ似乎相当高。通常,PREQ损失恢复在未来路径更新,但损失在源节点附近的一个链接让路由故障影响整个网络。因此,PREQ损失可能降低网络可靠性。路由出错率和损失率的关系/链接是高度依赖链接的位置发生损失。

4所示。(IA-AODV)接口Assignment-Based AODV路由协议

在IEEE 802.11年代IA-AODV基于MT-PREQ。MT-PREQ如下的基本操作。当节点接收到PREQ,它会检查目标列表。如果目标列表包含节点的地址收到PREQ,节点将向源节点发送一个预科,从目标中删除自己的地址列表。之后,如果任何地址留在目标列表,那么PREQ重播。同时,节点有责任传播PREQ可以进行路径更新与传播一个MT-PREQ所有目标。这个机制,在(1)被替换为1,所以(1)可以简化

这意味着该节点,负责传播PREQ只能传输一个MT-PREQ而不是数量的目标。因此,PREQ帧数的PREQ源节点的一条路径更新期间传播。

4.1。PREQ预案

以下4.4.1。PREQ预测的基本操作

在现有使用MT-PREQ AODV,使用一个简单的操作方法如上所述是低效的MIMC WMNs。在MIMC WMNs,只有一个邻居是由一个接口连接,所以没有通过一个接口,需要传输PREQ已经收到另一个PREQ有更好的指标相同的源节点。此外,它可以传递一个包含综合信息PREQ PREQs收到其他接口,也可以发送帧,包括预测信息的PREQ和定期收到。拟议的MT-PREQ PREQ预测方案,连同上面的概念,具有以下特性。(我)最初分配接口时,接口分配的角色作为PREQ接收或传输,然后PREQ帧的数量可以减少有效地通过这个角色。接口分配的角色PREQ接受被称为接口;否则,它是一个接口。(2)所有出接口发送配置所需的目标列表结合目标列表的信息从每个接口。(3)路径更新过程,预测PREQ将通过所有传输接口,即使PREQ没有收到通过所有接口。这样,PREQ迅速传播,PREQ随机接收订单问题可以解决。(iv)在界面,由于路由协议可以立即处理路由信息的变化或PREQ损失,和提高路由效率和网络可靠性。

图3代表中的PREQ传播流MIMC WMNs。数据3(一个)和3 (c)显示PREQ传播PREQ预测方案时不习惯,和数字3 (b)和3 (d)显示与PREQ PREQ传播预测方案。在图3(一个)节点,节点广播PREQ, L作为目标;所有转发节点接收帧重播都使用自己的接口。如图3 (b),PREQ有效地传播的角色分配接口。这是可能的,因为接口是预先分配的角色分类的PREQ指标和其他PREQ。

多个目标的路径更新过程是在图表示3 (c)。(A) - E / F (G) / E L意味着包含节点和G并不确定相应的PREQ,如果收到PREQ通过路径有很好的指标相对较晚;另PREQ,相同的SN和不同的目标列表,将传播。这个问题将更频繁地出现在节点远离PREQ源节点,它将网络可靠性退化通过增加路由的复杂性。然而,图3 (d)介绍了PREQ预案与多个目标影响的路径更新;因此,所有PREQs传播通过整个网络最合适的路径。

PREQ预测方案上采取了更有效地传播MT-PREQ MIMC WMNs可以减少传输路径更新期间通过删除不必要的和重复广播在每个链接。因此,该方案有助于(2),这意味着传播传输的总数可以换成PREQ (5)。考虑 在哪里是一样的网络中所有的链接的数量;它可以是一个独立的价值从PREQ的源或目标节点。因此,(3)可以简化(6),在图2是3×17 = 51。

4.1.2。PREQ信息表

PREQ预测方案,分类的源节点的信息收到PREQ是必需的。PREQ信息表(坑)是用于分类,并将存在于所有网格节点。坑的数量在每个节点的数目是一样的PREQ源节点。在一个特定的网格节点,节点的坑,PREQ的源节点,如表所示1。坑的数据条目的数量的接口节点,和每个字段的含义如下。(我)接口。在网格节点的索引接口。(2)方向。角色分配给接口;它具有三个值之一:零,(接收),(传输)。(3)目标。计算目标最近的PREQ列表。(iv)SN。接收或发送的序列号PREQ。(v)度规。路由度量的PREQ通过这个接口。(vi)Exp_time。从去年PREQ流逝的时间。

特别是,每个条目的坑映射到特定接口的接口。条目集的方向场的角色对应的接口。

4.1.3。州坑

网格节点内的所有坑MIMC WMNs使用PREQ预测计划有三个州之一,见图4。当PREQ收到,如果坑相关的源节点PREQ不存在,将坑和条目,和坑变得活跃的状态。活动状态,坑的初始设置和接口的分配执行,坑是根据接收到的信息不断更新PREQ在每条路径更新。如果PREQ没有收到通过在界面的期限内,坑的状态将更改为亏损状态,然后恢复请求PREQ (RQ-PREQ)帧将被发送通过适当的接口。在亏损状态,如果经济复苏回复PREQ (RP-PREQ)的期限内没有收到,可能是特定的网链接坏了或一个邻居节点失败了。所以,坑的所有条目将被刷新,不活跃的状态将会改变。行为与损失状态将节中详细介绍4所示。2。此外,坑的状态可能会改变通过PREQ发送方不活跃的分配方案。这将是节中详细讨论4所示。3。

PREQ预测方案能立即反应针对路由信息的变化从坑状态转换。此外,它可以区分一个临时PREQ损失和拓扑变化从失效链接或节点故障,因此可以大大提高网络的可靠性。

4.1.4。处理细节PREQ预测方案

算法在本文的其余部分使用表达式中定义的表达式PREQ预测算法。坑的行为取决于坑的状态。活动状态,初始状态,坑的设置相关的源节点完成PREQ PREQ只有一个周期内的所有网格节点的传播。坑的活动状态的算法如下所示的算法1。

该算法在算法1分为两个部分。行1到11形成第一部分,当收到PREQ,和12到24行形成第二部分,当PREQ传播。当收到PREQ, PREQ坑源节点相关的搜索,并有相同的索引的条目的接口接收接口从坑了。然后,执行以下操作通过比较输入的方向。在第5行,条目的零方向意味着没有PREQ接收或发送通过这个接口,接口的作用是指定接收。在第6行,从方向表明PREQ使用这个接口接收早已经发送;因此,界面后分配到比较指标。换句话说,如果这个接口可以有一个更好的指标,当收到PREQ,然后将一个接口的接口。否则,它变成了一个接口。在第9行,方向显示相应的接口已经收到,如果没有目标列表的更改,锡、和度量,那么PREQ将下降; otherwise, transmitting PREQ will be prepared after the entry update.

当入口设置相关的操作PREQ接收完成后,其他条目应该配置为PREQ重播。首先,在第12行,后准备PREQ AODV路由过程。这时,节点的地址是这个PREQ从目标列表中删除。与PREQ接收的操作不同,所有条目,除了收到入境检查。16,零方向显示没有收到PREQ或通过这个接口,接口指定为一个传输接口,传输数组设置为1。在第17行,在入口意味着界面作用已经作为接收分配,为了从邻居节点接收PREQ;因此,界面后分配到比较指标。在第20行中,有两种情况的方向。首先是当前信息传输PREQ已经超过了条目,第二就是PREQ有相同的SN条目,但修改后的信息从一个邻居节点。在这些情况下,更新的条目将被执行,如果PREQ SN比入口或如果PREQ相同的SN条目,但指标或目标列表是不同的。

图5显示了一个示例流程的节点的初始坑设置H图3 (d)。当从节点接收到PREQ G,建立了矿井在桌子左边的图5,通过接口发送PREQ 0 2 3。然后,当收到PREQ E,从节点接收到的PREQ有更好的度量比救了第一项指标的坑,所以接口映射的角色在这个条目被分配。此外,目标条目配置领域,通过接口PREQ是转播的2和3。

4.1.5。计算复杂度PREQ预测方案

显然,所需的额外计算PREQ预测计划,所以我们应该考虑这个计划的计算成本和复杂性。幸运的是,大多数额外计算涉及到线性操作,除了比较的目标。成本的计算坑寻找PREQ的来源,但是这个操作是独立于其他业务。因此,传输PREQ过程的计算成本,比接收过程中,有更多的操作,在那里表明坑条目的数量,也就是节点的数量的接口,显示每个条目的数量目标,是传输PREQ的目标的数量。目标方法的最大数量的总数节点在整个网络。

4.2。PREQ损失回收方案

PREQ框架基于广播传播,所以损失的概率明显高于数据帧。此外,PREQ引起路由故障的损失,这使得路由协议误解的可用性的路径损失发生。为了克服这个问题,IA-AODV亏损状态所以坑可以适当回应这个问题。

提出IA-AODV路由协议使用管理框架RQ-PREQ和RP-PREQ解决PREQ损失。RQ-PREQ RP-PREQ包含路径信息,就像一个一般PREQ;的路径进行修改和恢复请求和响应可以同时使用这些管理框架。该算法使用RQ-PREQ和RP-PREQ提出了算法2。

首先,从活动状态所需要的条件到亏损状态是PREQ没有收到具体的条目的坑一个更新期间。算法2(一)表明RQ-PREQ发生的过程。在1到3行算法2(一),网状路由表将临时改变,如果检测到损失。然后,生成RQ-PREQ利用PREQ最近发送,然后目标列表RQ-PREQ由交叉的目标列表的所有PREQs正常收到。在4到7行,RQ-PREQ发送通过在界面的期限内没有收到一个PREQ和界面都有不同的目标列表RQ-PREQ。

算法2(b)显示了RQ-PREQ传播的过程。在第3行,如果接口接收RQ-PREQ的角色和接口的运行时间是不超过两次的时间限制,这意味着PREQ损失发生在链接,包括相应的接口。因此,网格节点生成RP-PREQ并立即回复。特别是,节点没有收到任何一个更新周期内PREQ暂时取代了基于RQ-PREQ信息的路由表。

最后,算法2(c)显示了RP-PREQ传播的过程。在3到5行,RP-PREQ传播使用的界面,没有传播PREQ的期限内。当这个过程完成时,坑从损失状态状态改变到活动状态和路由表也恢复到之前的状态变化。然而,如果在一定时间内节点不能接收RP-PREQ然后临时修改路由表的维护。

图6介绍了PREQ损失恢复方案的过程。图6(一)显示PREQ传播随着PREQ预测计划,和图6 (b)显示在链接模拟PREQ损失的发生。在这种情况下,节点D、G和J不能接收任何PREQs,和接口的特定节点E、H, K也不能接收PREQs。因此,这六个节点进行传播RQ-PREQ如图6 (c)。坑的节点D, E, G, H, J, K将转换到亏损状态,暂时改变路由表。

图6 (d)显示了RP-PREQ传播。与RP-PREQ节点和F可以回复,因为这些节点收到RQ-PREQ通过一个接口,发送PREQ最近。的网格节点收到这个RP-PREQ和亏损状态坑更新自己的坑,坑活跃的状态变化。也修改路由表前的状态变化和传递RP-PREQ通过适当的接口。如果RP-PREQ的期限内没有收到在网格节点的坑在亏损状态,坑的状态将更改为不活跃和坑的所有数据将被刷新。此外,网格的临时修改路由表。

4.3。PREQ发送方分配方案

在上面的部分,MT-PREQ PREQ预测方案,PREQ损失回收方案提出为了提高路由效率和网络可靠性MIMC WMNs。在本节中,我们描述了计划减少在(4)网络应用程序时产生的许多服务在内部网络路径MIMC WMNs。AODV的一般路径发现过程是PREQ发送数据的节点到目标节点和目标节点与准备回答。最初决定PREQ /预科节点保存,直到这条道路不使用了。然而,如果许多内部网络路径生成,将处理所有节点发送的过程只有一个PREQ且只有一个在最坏的情况做好准备。然后,在(6)将增加到网络中节点的数量,也增加路由由于复杂性的增加传输路由所需的数量。此外,它可能会减少使用MT-PREQ的优点。因此,本文PREQ发送方提出分配方案,以解决这些问题。

首先,节点发送PREQ框架称为PREQ发送者,和节点准备回答的坐标系称为预备发送者。每个节点保持目标的数量(TNUM) PREQ或预科,在图2的TNUM节点4和节点的J是3。当新的活动路径需要禁用或现有的活动路径,节点发送TNUM管理框架,它包含自己的目标,所有的目标节点的数量。从目标节点接收TNUM框架比较自己的目标的数量。如果自己的目标的数量大于收到TNUM,这将是一个PREQ发送者;否则,它变成了一个等待PREQ准备发送者。如果自己的目标的数量等于收到TNUM,这将是一个PREQ或准备发送者通过比较网络接口卡的MAC地址,这是一个惟一的标识符。

图7显示管理框架的交换路径中发现。节点要发送数据的节点B,所以节点传输PREQ,和B回答准备。A和B之间的路径是建立之后,A和B节点交换TNUM框架包含他们自己的目标的数量。在这个过程中,节点将准备发送者和节点B PREQ发送者。然后,节点B将在每条路径传输MT-PREQ更新周期;和节点与预科的路径更新回复。

对于这个计划,使每个节点自身的活动路径的数量。如果活动路径的数量变化,然后TNUM帧将被转移后交换PREQ /准备在接下来的路径更新。为了交换活动路径的数量,节点接收到TNUM回复TNUM框架。如果节点从预科PREQ发送方发送方,坑的状态与相应的源节点将会改为不活跃。,IA-AODV可以处理路由使用最小数量的PREQs,无论集中的交通或分布式交通。因此,它实现了提高路由效率。

5。实验结果与真实世界的试验台

5.1。实施MIMC WMNs使用IA-AODV路由协议

在本节中,一个真实的的实现试验台和实验场景,和实验结果进行了分析评估IA-AODV路由协议在MIMC WMNs。实施的网格路由器MIMC WMNs, Ubiquiti Routerstation Pro和Mikrotik R52Hn是利用网络,网络卡,分别。Routerstation Pro是一个高性能嵌入式董事会与创锐讯AR7161 680 MHz芯片;适用于目标平台的MIMC网格路由器,因为它有三个迷你pci插槽。R52Hn使用AR9220芯片组和支持高达300 Mbps的数据率在PHY层。此外,OpenWrt神风特攻队r22190 (Linux内核2.6.32.14)包是用于嵌入式Linux。网引擎被修改compat-wireless-2.6.38-rc7-2实现,这是一个驱动程序包包含ath9k和mac80211。

所有实验进行户外试验台位于釜山国立大学。试验台是建在每个建筑的屋顶和操场,使用IA-AODV与网格路由器。试验台是由九个网格路由器,见图8,每个网格路由器有相同数量的接口为链接。每个接口5 GHz通道上运行,并使用定向天线。拓扑设计,可以生成多种多路径。

5.2。实验场景

实验用两个场景(分布式交通和集中式交通)进行评估IA-AODV的效率和可靠性的MIMC WMNs。管理帧的数量,比路由故障和丢包率测量在每个实验。所有iperf实验使用,这是一个网络性能测量工具,并报告平均的值进行了10倍;每个实验UDP流量传输两分钟。源目的地对UDP流量都要求分布式配置分布式流量。换句话说,尽可能多的节点都设置为UDP流量的源或目标,所以交通是配置为每个节点的活动路径最小化。相比之下,实验使用集中式交通、源目的地对组成是集中在单个节点。因此,交通组织活动路径集中在一个特定的节点。

5.3。实验结果的评价和分析

5.3.1。实验在分布式交通

图的拓扑结构8由9网格节点和11网链接,和本节实验使得交通分布最大化。每个网格路径成为活动路径,如果是用于交流,和沟通终止时变得不活跃。实验设置的数量逐渐增加活动路径。在接下来的实验中,使用ST-PREQ ST-PREQ意味着现有的AODV路由协议,并使用MT-PREQ MT-PREQ意味着现有的AODV。此外,MT-PREQ / PP显示MT-PREQ使用的路由协议和PREQ预测方案。IA-AODV提出本文意味着路由协议,采用完整的特性,如MT-PREQ, PREQ预测方案,PREQ损失恢复方案,PREQ发送方分配方案。此外,ST-PREQ管理框架的数目,MT-PREQ, MT-PREQ / PP意味着转移PREQ /预科的总和在每个节点。然而,管理框架的数目IA-AODV PREQ是传输的总和,预科,TNUM RQ-PREQ, RP-PREQ。

图9显示了分布式的管理框架在两分钟内流量。图10介绍了比例比ST-PREQ每个方案的管理框架。试验台中的每个节点,用于交流,至少有两个活动路径的两个八总活动路径在分布式交通场景。因此,每个节点负责发送PREQ和准备,所以没有差异的数量管理帧使用ST-PREQ和MT-PREQ 2 - 8的总活动路径。PREQ目标的数量,每个节点发送PREQs只有一个目标,所以MT-PREQ没有效果。然而,使用MT-PREQ管理框架的数目明显减少,当MT-PREQ发生的影响。从那时起,即使活动路径数量的增加,MT-PREQ可以使用大约74.72%的管理维护路由帧的传输ST-PREQ相比。

相比之下,路由协议使用PREQ预案可以使用40.57%的管理框架,管理路由和IA-AODV路由协议相比,ST-PREQ能够减少管理帧更新路径的数量增加28.83%。特别是,IA-AODV TNUM框架,RQ-PREQ坐标系,RP-PREQ帧生成每次活动路径改变。因此,如果活动路径呆一会儿,管理框架用于执行路径的数量更新使用IA-AODV可以减少更多。

图11报告的路由故障2分钟,和图12显示了路由故障比率。路由故障节中描述3所示。2意味着网格路径更改一个贫穷的路径从失去PREQ PREQ或随机接收订单,尽管最初的路径没有问题。路由故障的数量意味着错误发生在每个链接的总和,和路由故障比率是故障的数量超过PREQs和预备收到的数量,这也可以被定义为

类似于管理帧的数量,数量的路由故障和路由故障比率ST-PREQ和MT-PREQ在2 - 8活动路径相似的结果,但在那之后,增加的区别。平均路由故障使用ST-PREQ和1.85%使用MT-PREQ比率是4.67%。更高比例的路由故障的原因是,当ST-PREQ存在结构性问题。虽然AODV的结构性问题MIMC WMNs删除使用MT-PREQ MT-PREQ仍相对较高的路由故障比率由于PREQ随机接收订单的问题。当使用MT-PREQ / PP,平均比例是0.17%。比例减少由于PREQ接口分配预案的概率几乎可以消除PREQ随机接收订单问题会发生。然而,它不能处理PREQs丧失,所以网络可靠性不是完美的保证。IA-AODV显示0%的路由故障比率,因为失去PREQs可以与PREQ损失恢复解决方案。

图13表明,UDP数据包赔付率遵循各种数字的活动路径。总的来说,模式类似于图的路由故障,并使用ST-PREQ平均损失率为0.787%,使用MT-PREQ 0.457%, 0.003%使用MT-PREQ / PP, 0.001% IA-AODV时使用。当采用IA-AODV MIMC WMNs,由于网络拥塞丢包存在增加流量。

换句话说,当IA-AODV提出了用于MIMC WMNs分布式交通,ST-PREQ相比,它可以使用28.83%的管理框架的路径更新完全删除路由故障和降低平均损失率0.0013%。因此,提出的路由协议不仅可以显著提高路由效率而且网络可靠性。

5.3.2。实验集中的交通

对于这个场景,实验进行了集中的交通,交通形式,UDP来源或目的地分配给单个节点如果可能的话。实验进行的活动路径的数量逐渐增加。

图14显示管理框架的数目从集中的交通量在两分钟;图15显示的比例每个方案相比ST-PREQ的管理框架。虽然UDP流量集中尽可能PREQ是由多个节点发送由于配置以便PREQ发送方不成为一个节点。因此,IA-AODV效率大大增加与其他路由协议。ST-PREQ相比,更新过程的路径与MT-PREQ利用66.91%的管理框架,36.18% MT-PREQ / PP, 14.33% IA-AODV。特别是PREQ发送者的效率会增加交通集中的分配方案。

集中的交通发生时,图16显示路由故障在两分钟内的数量,和图17显示了路由故障比率。当使用ST-PREQ平均路由故障比率是2.39%,1.22%使用MT-PREQ, 0.40%使用MT-PREQ / PP、和0%使用IA-AODV,像在分布式流量实验。当实验在集中的交通分布与交通,路由故障比率被报道在低水平在每一个计划。

图18表明,UDP数据包赔付率遵循各种数字的活动路径,形成了集中的交通。类似于分布式流量,结果模式看起来像路由故障比率,并使用ST-PREQ平均损失率为0.801%,使用MT-PREQ 0.352%, 0.150%使用MT-PREQ / PP, 0.001%使用IA-AODV路由协议。此外,损失率使用IA-AODV因为网络拥塞时存在。

IA-AODV时采用的路由协议MIMC WMNs集中的交通,类似于实验结果在分布式交通,它可以更新路径使用只有14.33%的管理框架,完全删除路由故障,减少平均损失率0.0012%。

6。结论

在本文中,我们定义一些问题发生在现有的AODV路由协议已经应用于MIMC WMN的环境,和我们建议IA-AODV解决上述问题,从而提高路由效率和网络的可靠性。在现有的采用AODV MIMC WMNs,出现问题,比如结构性问题,随机接受PREQs顺序,PREQ损失。IA-AODV路由协议基于接口分配和MT-PREQ包含PREQ预测计划分配的角色界面,PREQ损失复苏计划从PREQ损失,恢复和PREQ发送方分配方案减轻路由的复杂性。

我们实现了一个户外试验台为MIMC WMN IA-AODV评估和分析从不同角度提出的路由协议。相比,在分布式的环境流量,IA-AODV使用ST-PREQ现有AODV,能够执行的路径更新只有28.83%的管理框架,完全删除路由故障和损失平均减少0.0013%。还与集中,交通,IA-AODV可以进行路径更新使用大约14.33%的管理框架,完全消除路由错误,降低损失率0.0012%。换句话说,该IA-AODV路由协议能够显著提高可靠性和效率MIMC WMNs。

我们想研究的未来方向之一是扩大网络造成的影响,如扩大接口在每个节点的数量和/或网络中节点的数量。我们将评估每个节点的计算成本当网络规模大大增加。

表达式由PREQ预测算法

:	PREQ信息表
:	条目的坑
:	入口方向
:	收到PREQ
:	PREQ将被发送
:	接口、方向、目标、锡、指标,分别和入口或PREQ exp_time
:	度规
:	指标的最后一跳
:	目标
:	数组显示传输所使用的接口
:	RQ-PREQ
:	RP-PREQ
:	使用的时间限制损失的决定。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项研究受到了基础科学研究项目通过韩国国家研究基金会(NRF)由教育部科技(2012 r1a1a2043531)。这项研究得到了MSIP(科技部、ICT和未来规划),韩国,在期(信息技术研究中心)支持程序(NIPA - 2014 - h0301 - 14 - 1048)监督的海椰子(国家信息产业促进机构)。