《電子技術應用》
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基于YunSDR-Y450的BRNs網(wǎng)絡路由協(xié)議實現(xiàn)
2019年電子技術應用第9期
任 能
清華大學 電子工程系,,北京100089
摘要: 阻繼網(wǎng)絡(Barrage Relay Networks,BRNs)是針對戰(zhàn)術互聯(lián)網(wǎng)提出的一種多跳自組織的新型網(wǎng)絡路由協(xié)議,。該協(xié)議利用無線網(wǎng)絡的廣播特性實現(xiàn)路由與數(shù)據(jù)傳輸,,具有低開銷,、低時延和高魯棒性的特點,,可適應復雜多變的網(wǎng)絡環(huán)境,。基于YunSDR-Y450射頻通信硬件完成了路由協(xié)議開發(fā)與測試,。該實現(xiàn)方案以時分多址技術與自主協(xié)同技術為前提,通過傳輸路由控制消息(請求與回復)完成受控攔截區(qū)域的建立,。節(jié)點對路由控制消息中的關鍵值進行處理,,再判定本地在受控攔截區(qū)域中的傳輸屬性,從而完成路由過程,。消息在受控攔截區(qū)域中可以進行快速傳輸,,其時延主要依賴物理傳輸速度。
中圖分類號: TN925,;TP393.1
文獻標識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190884
中文引用格式: 任能. 基于YunSDR-Y450的BRNs網(wǎng)絡路由協(xié)議實現(xiàn)[J].電子技術應用,,2019,,45(9):71-76.
英文引用格式: Ren Neng. Implementation of BRNs routing protocol based on YunSDR-Y450[J]. Application of Electronic Technique,2019,,45(9):71-76.
Implementation of BRNs routing protocol based on YunSDR-Y450
Ren Neng
Department of Electronic Engineering,,Tsinghua University,Beijing 100089,,China
Abstract: The barrage relay networks(BRNs) is a new multi-hop self-organizing network routing protocol proposed by the tactical Internet. The protocol utilizes the broadcast characteristics of the wireless network to implement routing and data transmission, and has the characteristics of low overhead, low latency and high robustness. It can adapt to a complex and varied network environment. This paper completed the development and testing of routing protocols based on the YunSDR-Y450 RF communication hardware. The implementation scheme is based on the time division multiple access technology and the autonomous cooperative technology, and completes the establishment of the control barrage region by transmitting routing control messages(requests and replies). The node processes the key values in the routing control message, and then determines the local transmission attribute in the control barrage region, thereby completing the routing process. Messages can be transmitted quickly in a control barrage region, and the delay depends mainly on the physical transmission speed.
Key words : barrage relay networks,;self-organizing network communication;routing protocol development

0 引言

    無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(Wireless Mesh Network)是基于Wi-Fi技術而發(fā)展出來的一種新型的無線城域網(wǎng)解決方案,。這種網(wǎng)絡的特點是:自組織,、自修復、自平衡以及自動擴展,。

    無線網(wǎng)格網(wǎng)絡是“多跳網(wǎng)絡”,,任何無線設備節(jié)點均可同時作為AP(Access Point)與路由器,即每個節(jié)點都可以與一個或多個對等節(jié)點進行直接通信,,數(shù)據(jù)包會根據(jù)網(wǎng)絡情況路由到與之最近的下一個節(jié)點進行傳輸,,直到達到終點。多跳網(wǎng)絡在成本方面具有巨大優(yōu)勢,,免設AP減小成本,,同時擴大了網(wǎng)絡覆蓋范圍。而且由于集群內(nèi)所有節(jié)點均可作為網(wǎng)絡傳輸通道,,網(wǎng)絡競爭減少,,網(wǎng)絡容量大大提高。在同時保留了分布式網(wǎng)絡所擁有的冗余機制和重新路由功能的情況下,,該網(wǎng)絡應對復雜狀況的能力更強大,。同時無線網(wǎng)格網(wǎng)絡的缺點同樣顯而易見,若通信范圍內(nèi)的節(jié)點數(shù)量稀疏,,則很容易造成網(wǎng)絡中斷,。由于缺少提前布線,網(wǎng)絡通信建立速度相比單跳網(wǎng)絡較為緩慢[1],。

    隨著技術進步與數(shù)字化水平提高,,現(xiàn)代戰(zhàn)爭對通信網(wǎng)絡要求同樣提高,美軍針對數(shù)字化戰(zhàn)場提出“戰(zhàn)術互聯(lián)網(wǎng)”(Tactical Internet)概念,。戰(zhàn)術互聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境通常惡劣又復雜,,網(wǎng)絡拓撲變化快速頻繁且沒有集中的基礎設施。美國TrellisWare技術公司基于戰(zhàn)術通信需求開發(fā)了一種新型的快速,、穩(wěn)健,、可擴展的組播戰(zhàn)術互聯(lián)網(wǎng)——阻繼網(wǎng)絡(Barrage Relay Network,BRN)[2-3],。這種網(wǎng)絡利用無線廣播機制首先建立通信區(qū)域,,然后在通信區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸,,適用于較低頻高容量通信需求。同時該網(wǎng)絡不依賴于網(wǎng)絡拓撲的變化,,大大減小了網(wǎng)絡的延遲和開銷,,具有良好的可擴展性和魯棒性。

    本文基于YunSDR-Y450射頻硬件主要實現(xiàn)BRNs 的路由協(xié)議,。本文實現(xiàn)的方案依托時分多址技術,、自主協(xié)同技術完成受控攔截區(qū)域的建立,該過程通過傳輸路由控制消息(請求與回復)來實現(xiàn),。在無異常情況下,,接收到信息后,節(jié)點對消息中的關鍵值進行保存,、計算并最終通過判定公式確定該節(jié)點在受控攔截區(qū)域中的傳輸屬性,,形成封閉結(jié)構(gòu)后自動結(jié)束路由建立過程,以供快速傳輸消息使用,。因此,,BRN協(xié)議的網(wǎng)絡延遲與沖突產(chǎn)生主要集中于受控攔截區(qū)域的建立過程,BRN網(wǎng)絡協(xié)議具體實現(xiàn)中的難點便體現(xiàn)在受控攔截區(qū)域建立過程的算法實現(xiàn)中,。

1 Barrage Relay Networks網(wǎng)絡協(xié)議原理

1.1 概述

    Barrage Relay Networks利用部分節(jié)點的阻斷功能將網(wǎng)絡劃分成若干個相互獨立的通信區(qū)域,,從而實現(xiàn)更高效的數(shù)據(jù)傳輸。BRNs中控制消息在源與目的兩處廣播,,節(jié)點通過記錄其到源和目的的跳數(shù)距離來確定自己的功能身份(中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點或信息阻攔節(jié)點),,構(gòu)建一個源到目的之間的數(shù)據(jù)流傳輸區(qū)域。該區(qū)域內(nèi)通信方式為單播,,由于傳輸區(qū)域確定,,區(qū)域內(nèi)節(jié)點可免除上層判斷直接傳輸消息,從而提高傳輸速率[4],。

1.2 自主協(xié)同通信

    由于無線網(wǎng)絡的廣播特性,,傳輸消息時難以避免多路徑傳輸情況,協(xié)同通信的使用可以產(chǎn)生顯著的性能改進,。然而,,傳統(tǒng)的協(xié)同通信方法需要大量的節(jié)點間協(xié)調(diào)。這種協(xié)調(diào)通常包括團隊形成,、信道識別和碼本分配等,。在具有高動態(tài)拓撲的網(wǎng)絡中,將需要頻繁更新節(jié)點間協(xié)調(diào)信息,,從而影響開銷并增加數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)所需的等待時間,。

    BRNs采用多路徑的協(xié)同傳輸方式,,協(xié)同通信節(jié)點只需保證粗量級的TDMA時間同步,,無需獲取額外交互信息,,在同一時隙傳輸完全相同消息,接收節(jié)點處收到互為鏡像的內(nèi)容,,既避免了沖突產(chǎn)生,,又形成冗余提高傳輸安全性。

1.3 時間同步

    BRNs采用時分多址技術(TDMA)進行時間同步,,以便參與自主協(xié)同通信的節(jié)點能夠在相同時間進行傳輸,。并且,BRNs依賴廣播機制,,應用TDMA可使路由建立環(huán)節(jié)易于調(diào)節(jié)控制,。

    需要特別注意的是,BRNs要求每個節(jié)點對每個數(shù)據(jù)包只轉(zhuǎn)發(fā)一次來避免產(chǎn)生環(huán)路以及網(wǎng)絡洪泛,。

1.4 受控攔截區(qū)域

    受控攔截區(qū)域(Control Barrage Region,,CBR)的建立是BRNs網(wǎng)絡通信機制的核心技術。CBR本身是一個封閉的廣播區(qū)域,,區(qū)域內(nèi)部消息透明共享,,區(qū)域外部則與內(nèi)部完全無關。區(qū)域邊界由Buffer節(jié)點確定,,廣播數(shù)據(jù)到達Buffer節(jié)點后遭到丟棄,,使得Buffer節(jié)點的連線成為一條消息“封鎖線”,從而形成封閉邊界,。采用CBR進行路由的優(yōu)點在于:由于建立后的CBR內(nèi)部及其邊界處所有節(jié)點對之后收到消息的處理方式已經(jīng)確定,,故而可在物理層對收到的消息直接做出相應處理(轉(zhuǎn)發(fā)或丟棄)且無需判斷,這將有效提高CBR內(nèi)部的通信速度[5],。

2 基于YunSDR-Y450的開發(fā)實現(xiàn)

2.1 硬件參數(shù)概述

    YunSDR的板卡主要由ZYNQ嵌入式處理器,、AD9371射頻前端和電源電路構(gòu)成。嵌入式處理器采用Xilinx集成可編程邏輯和CortexA9雙核處理器架構(gòu)的ZYNQ系列XC7Z035,;射頻前端頻率范圍達300 MHz~6 GHz,,支持半雙工全雙工,擁有TDD/FDD模式,,接收端口最大100 MHz實時帶寬,,發(fā)送端口最大250 MHz實時帶寬,集成功率放大器(14 dB@2 GHz),,支持最高發(fā)射功率10 dBm(P1dB17dB),。

2.2 設計綜述

2.2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

    圖1展示了軟件系統(tǒng)架構(gòu)的三個方面。

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    firmware文件下主要分FPGA與linux_app兩部分,。

    FPGA配置與物理層相關的基礎設置與控制邏輯,。其中包括配置射頻元件參數(shù)、調(diào)節(jié)硬件交互接口,以及通信時的組幀,、解析等底層功能,。FPGA模塊包含完整的硬件系統(tǒng),內(nèi)含pldma_test.cache/hw/ipdef/runs/sd -k/sim/srcs/tmp/xpr等工程文件,,擁有工程編譯生成文件,、邏輯軟件工程、硬件約束等,。

    linux_app模塊則與MAC層相關,,實現(xiàn)功能包括基本的通信接口(TCP/UDP套接字)、協(xié)議棧,、調(diào)用物理層功能接口以及其他可擴展功能(TDMA,、TDD等)。在linux_app文件夾中包含三部分,,app文件夾中儲存MAC層核心邏輯代碼,,rfchip文件夾儲存所有MAC層與物理層接口API,而v3best文件夾則負責在MAC層初始化射頻模塊的設置,。

    app文件夾中主要包含以下文件:yunsdr_device.h,,yunsdr_eth.h,command.h,yunsdr_main.c,。其中yunsdr_device.h中聲明了所有物理層啟用的REG分別具有的功能,,yunsdr_eth.h聲明以太網(wǎng)協(xié)議相關的標準協(xié)議頭及其字段定義,command.h設置了與上位機終端交互相關的函數(shù),,而yunsdr_main.c則是MAC層邏輯核心代碼,,所有MAC層進行的邏輯控制均在該文件中編寫。

    host與sd_image分別管理上位機與硬件接口和固件信息,。本文相關開發(fā)中上位機交互主要通過MATLAB進行,,固件由Penta Linux軟件將firmware部分設計代碼導入后自動生成,包含整體配置文件,。

2.2.2 TDMA

    BRNs應用TDMA進行時間同步,,所有BRNs的消息基于時隙廣播。本方案中TDMA技術的建立應用時戳同步方法,,需在硬件系統(tǒng)配置時戳系統(tǒng),。

    時間同步時將節(jié)點分為已同步與待同步兩個集合,同步操作對兩個節(jié)點進行,,同步對象為節(jié)點k與節(jié)點i,,節(jié)點i為同步集群內(nèi)節(jié)點,節(jié)點k為待同步節(jié)點,。首先由節(jié)點k發(fā)起同步,,接收信號后節(jié)點i根據(jù)本地時戳系統(tǒng)記錄接收信號時刻與其相應時隙起始時刻的差值ΔTi,,k;再由節(jié)點i將該差值返回給節(jié)點k,,類似地,,節(jié)點k記錄ΔTk,i,,同時節(jié)點k收到節(jié)點i記錄的ΔTi,k,。

    ΔTi,,k與ΔTk,i的計算由圖2原理圖可得:

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    節(jié)點k對本地時戳系統(tǒng)引入Δδ的延遲即可進入同步集群[6],。

    在使用自主協(xié)調(diào)通信的情況下,,BRN廣播中對TDMA的應用如圖3所示。圖中應用3-slot TDMA,,其中時槽標記為A,、B和C。假設源節(jié)點在第一個TDMA幀的時槽A上發(fā)送數(shù)據(jù)包,。由定義,,成功接收該數(shù)據(jù)包的所有節(jié)點距離源節(jié)點一跳。然后,,這些節(jié)點在時槽B上發(fā)送相同的包,,從而轉(zhuǎn)發(fā)到距離源節(jié)點兩跳的節(jié)點,這些節(jié)點又在時槽C上發(fā)送信息,,依次傳遞下去,。為了防止產(chǎn)生網(wǎng)絡環(huán)路,每個節(jié)點僅轉(zhuǎn)發(fā)給定分組一次,。時槽的空間重用使得數(shù)據(jù)包可以被流水線化到源節(jié)點中以便每M個時槽傳輸,。例如,在圖3中,,一跳節(jié)點將不接收在第二個TDMA幀的時槽A期間由三跳節(jié)點發(fā)送的分組,。因此,源節(jié)點可以在該時槽安全地發(fā)送第二分組,。顯然要求M≥3才能允許這種空間流水線操作,。當然也可以選擇較大的M值以提高交換吞吐量并增強對拓撲變化的魯棒性。

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2.2.3 自主協(xié)同通信

    BRNs應用自主協(xié)同技術進行沖突避免,,同時提高消息傳輸?shù)目煽啃?。本方案中自主協(xié)同的實現(xiàn)依賴TDMA,基于時隙完成多路徑協(xié)同傳輸,。

    首先,,網(wǎng)絡堆棧通常修改每個中繼節(jié)點處的協(xié)議報頭信息,,使得即使兩個中繼節(jié)點發(fā)送相同的有效載荷數(shù)據(jù),所得到的廣播包也可以是不同的,。為了支持自主協(xié)作,,必須舍棄節(jié)點特定的分組變換:協(xié)議報文頭添加跳數(shù)字段,該字段記錄收到消息的節(jié)點距離源節(jié)點的跳數(shù),。與之配套的轉(zhuǎn)發(fā)處理方式為:節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)消息時不更改報文頭中源節(jié)點與目標節(jié)點的內(nèi)容,,僅對跳數(shù)字段做+1操作。

    其次,,協(xié)同節(jié)點必須在相同的時隙上轉(zhuǎn)發(fā)相同的數(shù)據(jù)包,。傳統(tǒng)上,轉(zhuǎn)發(fā)決策是在網(wǎng)絡層進行的,,這便引入了不可預測且依賴于節(jié)點的處理延遲,。為了最大限度地減少延遲并確保在同一時隙上發(fā)生轉(zhuǎn)發(fā),必須在物理層進行轉(zhuǎn)發(fā)決策(通過建立CBR輔助實現(xiàn)),。

2.2.4 CBR建立

    BRNs采用受控攔截區(qū)域技術建立路由,,CBR的建立需要依賴TDMA與自主協(xié)同。CBR建立過程涉及路由請求與路由回復消息的傳輸以及途徑節(jié)點的相關處理行為,。具體方法如下:

    定義:標記網(wǎng)絡拓撲為G=(V,,E),v∈V表示節(jié)點的集合,,(u,,v)∈E表示節(jié)點u與節(jié)點v之間的無線連接。對于任意Utx2-t3-x1.gifV,,G\U表示僅包含V\U節(jié)點的G的子圖,。對于不相同的節(jié)點u,v,,w∈V,,d(u,v)定義為連接節(jié)點u和節(jié)點v的最短路徑長度,,d(u,,v;w)定義為連接節(jié)點u和節(jié)點v但不經(jīng)過節(jié)點w的最短路徑長度,。設定寬度參數(shù)非負整數(shù)N,。

    節(jié)點設定:源節(jié)點S(Source)、目的節(jié)點D(Destination),、中繼節(jié)點R(Relay),、阻攔節(jié)點B(Buffer)、不可達節(jié)點U(Unreachable),。圖4為一個簡單的CBR建立示意圖,,初始條件為源節(jié)點S∈V,,目的節(jié)點D∈V。算法如下:

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    (1)S節(jié)點向周圍廣播“請求發(fā)送數(shù)據(jù)包”(Request to Send,,RTS):(S_ID,,D_ID,d(S,,v)[起始值為1,,內(nèi)含跳數(shù)計數(shù)器])。

    RTS發(fā)送時槽為:

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    (2)節(jié)點v∈V\{S,,D}接收RTS并解碼,,存儲a(v)=d(S,v,;D),RTS跳數(shù)+1,,并中繼轉(zhuǎn)發(fā),。

    RTS接收時槽為:

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    (3)D節(jié)點接收到RTS,存儲δ=d(S,,D),;等待一定時槽t1后發(fā)送阻攔數(shù)據(jù)包BUF(收到BUF而未收到RTS即判定為B,接收后不轉(zhuǎn)發(fā)),;再等待一定時槽t2后向周圍廣播“清除發(fā)送數(shù)據(jù)包”(Clear to Send):(S_ID,,D_ID,δ,,d(D,,v)[起始值為1,內(nèi)含跳數(shù)計數(shù)器]),。

    RTS接收時槽為:

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    (4)節(jié)點v接收CTS并解碼,,首先驗證v接收過S與D傳輸中的RTS,獲取b(v)=d(D,,v,;S)。而后根據(jù)a(v),、b(v)與δ的值執(zhí)行一個判定式,,若滿足,v被判定為R,,CTS跳數(shù)+1,,并中繼轉(zhuǎn)發(fā);若不滿足,,v被判定為B,;

    CTS接收時槽為:

    tx2-gs9.gif

    (5)S節(jié)點接收到CTS,,發(fā)送類似的BUF數(shù)據(jù)包,上述過程中未參與節(jié)點均視為U,。

    CTS接收時槽為:

     tx2-gs10-11.gif

2.2.5 沖突避免

    CBR建立過程中共有4個數(shù)據(jù)包被廣播,,互相之間可能產(chǎn)生沖突的情況共兩類,本文采用等待退讓的方法避免沖突產(chǎn)生,,由t1,、t2、t3調(diào)控,。

    (1)第1類:D節(jié)點接收RTS并發(fā)送BUF的沖突和S節(jié)點接收CTS并發(fā)送BUF的沖突,。兩者類似,此處僅選取D節(jié)點相關沖突進行討論,。假設節(jié)點r為D節(jié)點的一跳節(jié)點,,為避免出錯,需要滿足ttx(D,;BUF)>trx(r,;RTS),于是t1≥N-1,,又t1≥0,,可知t1≥max(0,N-1),。

    (2)第2類:某節(jié)點同時接收CTS與RTS的沖突,。由于存在寬度參數(shù)N,對于CBR內(nèi)部節(jié)點可能存在同時接收CTS與RTS的沖突,,假設該節(jié)點為r,,滿足a(r)+b(r)=δ+ε(0<ε≤N),故要求t2≥ε,,雖然這樣CBR外部節(jié)點仍然無法避免沖突,,但對于CBR建立不存在影響,不予考慮,。因為CTS必須晚于BUF廣播,,即t2>t1,所以t2≥max(1,,N),。

2.2.6 硬件處理

    數(shù)據(jù)包格式以802.11b協(xié)議格式為原型進行修改。判定結(jié)果傳遞給物理層,,R節(jié)點將在物理層直接轉(zhuǎn)發(fā)接收到的數(shù)據(jù)包,,B節(jié)點將直接丟棄數(shù)據(jù)包。

2.3 測試

  測試環(huán)境共4個測試節(jié)點,,可實現(xiàn)的網(wǎng)絡拓撲較為簡單,,如圖5所示,,以下逐一列舉測試例及結(jié)果。

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    測試結(jié)果1,、2,、3、4表明,,在所有節(jié)點可連通情況下,,源節(jié)點與目的節(jié)點傳輸最短路徑途經(jīng)的節(jié)點均被判定為中繼節(jié)點,其余節(jié)點被判定為阻攔節(jié)點,,故中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點與信息阻攔節(jié)點的判定無誤,。

    測試結(jié)果5、6表明,,在網(wǎng)絡拓撲出現(xiàn)中斷的情況下,,與源節(jié)點可連通的節(jié)點可被正常判定,而與節(jié)點無連通的節(jié)點(包括目的節(jié)點)均無法判定而視為不可達,,故不可達節(jié)點的判定無誤,。

3 性能仿真

3.1 仿真環(huán)境

    本文使用MATLAB軟件對DSR協(xié)議(Dynamic Source Routing)、OLSR協(xié)議(Optimized Link State Routing)和BRN協(xié)議進行網(wǎng)絡性能仿真,。仿真設置在1 000×1 000的環(huán)境中,,隨機布置50個節(jié)點,,以5 Hz頻率發(fā)送大小均為512 B的數(shù)據(jù)包,。

    本文針對以下3個數(shù)據(jù)指標仿真:

    (1)端到端平均時延(Average Delay,AD):該指標強調(diào)網(wǎng)絡延遲,。AD=∑(接收包的時刻-發(fā)送包的時刻)/發(fā)送數(shù)據(jù)包的個數(shù),;

    (2)數(shù)據(jù)包投遞率(Packet Delivery Ratio,PDR):該指標強調(diào)網(wǎng)絡傳輸可靠性,。PDR=目的節(jié)點收到數(shù)據(jù)包個數(shù)/源節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包的個數(shù),;

    (3)路由開銷(Normalized Routing Load,NRL):該指標強調(diào)網(wǎng)絡資源規(guī)模,。NRL=轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包個數(shù)/目的節(jié)點接收到的路由個數(shù),。

3.2 仿真結(jié)果與分析

3.2.1 場景一

    節(jié)點暫停時間為60 s,分別以0 m/s,、5 m/s,、10 m/s…45 m/s、50 m/s的速度移動,,結(jié)果如圖6所示,。

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    移動速度的影響分析:

    AD:DSR對移動速度比較敏感且延遲較大;表驅(qū)動的OLSR幾乎不受移動速度影響,;而BRN在移速不太大的情況下很穩(wěn)定,,當移速較大時開始受到影響,。

    PDR:3個協(xié)議的PDR都隨著移速的增大明顯減小,移速越大導致源節(jié)點與目的節(jié)點無法聯(lián)通的情況越多,,符合規(guī)律,。其中BRN下降速度較緩,PDR一直保持最高,,應對拓撲突變的魯棒性尚可,。

    NRL:DSR的最大優(yōu)勢在于低開銷,其路由開銷基本不受移速影響,;為了維護路由表,,OLSR產(chǎn)生了較大開銷;BRN的開銷增大源自CBR的擴大,,介于二者之間,。

    BRN在應對節(jié)點隨機移動的情況時,在一定范圍內(nèi)保持了較高的性能與較低的開銷,,綜合效果最優(yōu),。

3.2.2 場景二

    節(jié)點向隨機方向以30 m/s的速度移動,暫停時間分別為0 s,、10 s,、20 s…160 s,結(jié)果如圖7所示,。

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    暫停時間的影響分析:

    AD:與移動速度情況相似,,DSR表現(xiàn)較差而OLSR穩(wěn)定且低時延;BRN在暫停時間小于60 s時敏感且時延偏高,,暫停時間大于60 s時性能接近OLSR,,原因在于BRN需要首先建立CBR,之后提供低時延的網(wǎng)絡,。

    PDR:OLSR的PDR穩(wěn)定分布在0.9附近,,BRN在暫停時間大于60 s后也穩(wěn)定在0.9附近,DSR的PDR偶然誤差較大,,整體呈上升趨勢,。

    NRL:3個協(xié)議的路由開銷均對暫停時間不太敏感,隨暫停時間增大略有下降,。其中OLSR開銷最大,,BRN次之,DSR最小,。

    BRN對網(wǎng)絡的穩(wěn)定性有一定要求,。對于符合要求的網(wǎng)絡環(huán)境,BRN可以提供低時延、低開銷與高數(shù)據(jù)包傳遞率,。

    仿真綜合分析知,,OLSR作為典型的表驅(qū)動路由協(xié)議,具有良好的穩(wěn)定性,,同時低時延,、高開銷優(yōu)劣分明;相反地,,按需驅(qū)動路由協(xié)議DSR使用很少的開銷,,但在網(wǎng)絡性能上偏差;BRN均衡二者的利弊,,建立CBR的過程更接近DSR,,而建立CBR之后的網(wǎng)絡性能更接近OLSR,綜合性能最佳,。

4 結(jié)論

    本文基于YunSDR-Y450硬件進行路由協(xié)議開發(fā),,核心目標為實現(xiàn)CBR的建立,其前提條件為網(wǎng)絡集群自主協(xié)同通信且TDMA時間同步,。

    針對BRN,、DSR、OLSR進行仿真模擬,,通過對三者模擬結(jié)果的對比分析,,進一步印證了BRN的優(yōu)越性:應對變化的網(wǎng)絡環(huán)境魯棒性高,使用較少開銷換取更低的網(wǎng)絡時延,。該協(xié)議值得進一步研究開發(fā),。

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作者信息:

任  能

(清華大學 電子工程系,北京100089)

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