无线自组织网络中基于路由多样性的环路裁剪算法的设计与实现

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随着计算机网络技术以及嵌入式技术的发展,无线自组织网络逐渐走入了人们的视线,并在许多领域当中获得了广泛的关注和应用,如军事、卫生医疗、环境勘测与保护、城市交通等方面。现今,绝大多数的无线自组织网络中部署了分布式的动态路由协议。这一类路由协议允许每个节点根据环境变化对链路通信质量的影响动态地选择最优的下一跳节点来转发数据包,这使得无线网络在高动态性的链路环境中可以得到优秀的路由性能。然而,这类协议在为网络带来路由多样性的同时也牺牲了路由行为的可预见性,进而导致了网络中频繁出现路由环路的可能性。那么我们是否可以通过对网络施加控制来增加网络路由行为的可预见性并提升网络整体的性能呢?作为解决这一问题的一步努力,我们将介绍FlexCut,通过对网络中每一个节点的备选转发节点集合进行限制和优化,从而实现对无线网络链路的灵活裁剪,并对网络的路由行为加以控制。不像已有的基于软件定义网络的解决方案,FlexCut为已有的分布式动态路由协议中引入了灵活的路由控制能力。通过为网络管理者提供一个控制裁剪进取程度的参数α,FlexCut可以牺牲任意程度的路由多样性来换取更好的网络性能。提出了包括集中式和分布式两个版本的算法来裁剪用户定义数目的网络链路,从而在最大程度保留网络路由多样性的前提下减少了网络中的路由环路。通过实验床实验和仿真器实验来对FlexCut进行验证。验证结果显示,FlexCut在我们提出的优化目标上比基础算法效果提升了40%~90%;同时FlexCut可以在网络的数据包收包率、传输时延等性能指标上分别带来20%~35%、30%~50%的性能提升。
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