Ad Hoc网络路由协议综述

移动Ad Hoc网络(MANET)是由一组带有无线收发装置的移动节点形成一个多跳的、临时性的自治系统。整个网络没有固定的基础设施，每个节点都是移动和动态变化的，可以随时随地快速进行部署。与有中心网络相比，Ad Hoc网络灵活、健壮、投资少，具有自组织性、自成形性并能够根据应用需要快速形成．特别适合于作战指挥、抢险救灾以及应付突发事件和执行临时任务的场合。因为自组网中节点的传输范围有限，源端向目的端发送数据时，通常需要其它节点的辅助，所以路由协议是自组网中不可缺少的一部分。由于Ad Hoc自身复杂多变的动态特性，路由协议的设计目前仍是一个人们关注的热点问题。

1 Ad Hoc网络的特征及路由协议设计面临的挑战

在Ad Hoc网络中，网络拓扑、移动节点的分布情况及其自组织能力对Ad Hoc网络都具有重要的影响。正是因为Ad Hoc网络具有其自身的特征，为路由协议的设计提出了新的问题和挑战，主要表现在以下几个方面：

1)网络拓扑动态变化与多播支持。网络节点可以任意自由移动，因此网络的拓扑可以随时发生快速动态随机的变化。这使得Ad Hoc网络中多播树不再是静态的，所以多播路由协议必须能够处理节点的快速移动和动态地加入与离开。

2)多跳信道共享与单向信道支持。Ad Hoc网络中节点之间的信道共享采用多跳的模式。当目标节点不在源节点的传输范围之内时必须借助其他节点进行中继转发。由于网络内的所有节点共享同一信道，所以形成了多跳模式的信道共享。同时，因发射功率、地理位置等因素的影响，可能存在单向信道，因此必须解决好认知的单向性、路由的单向性和汇点的不可达等问题。

3)对QoS的支持。QoS的支持主要是指能够保证用户所规定的一些服务特性，如延迟、带宽、丢包率等。在无线自组网中，需要同时考虑网络层和MAC层的QoS，必须充分考虑节点的动态性、终端的隐藏性和链路的波动性，深入研究支持端对端的QoS和自适应的QoS。

4)带宽有限性。无线信道的容量比有线信道要低，且易受噪声、路径衰减、多径衰落等因素的影响，所以实际能够使用的信道带宽十分有限，而且随时间和环境的变化而变化。因此，必须充分考虑信号衰减、噪音干扰、信道间干扰等多种因素。

5)安全机制受限。和传统有线网络相比，这种网络更容易受到物理上的安全威胁。无线信道的广播特性致使Ad Hoc网络易受来自恶意节点的攻击，如偷听(Eavesdropping)和拒绝服务(Denial-of-Service)，而且Ad Hoc网络缺乏固定的网络基础设施进行用户认证和授权。

6)能量有限性。Ad Hoc网路中的节点一般依赖于电池进行正常的工作。有限的电池能量不仅用于处理节点自身的数据，还用于处理和转发来自其它节点的数据。因此，必须考虑电源因素。

7)地理位置支持。在Ad Hoc网中利用位置信息，可以使节点在寻找路由时避免简单的洪泛：利用相邻节点或目的节点的位置信息，可以提高路由寻找的效率，即路由是空间的。

2 传统路由协议及其特性

无线自组网路由协议具有预先获取(proactive)和按需获取(reactive)两种路由策略。其中，主动路由采用Proactive策略，按需路由采用Reactive策略。本文根据协议的工作机制将现有协议分为3类：主动路由协议、按需路由协议及混合路由协议。

2．1 主动路由协议

要求每个节点维护一张或几张路由表，其中包含了网络中所有其他节点的路由信息。所有节点周期性地更新这些路由表，以保证路由信息是一致和最新的，当网络拓扑结构改变时，节点向整个网络传播路由变更消息。主动路由的优点是获取路由的延时小。因为每个节点都保存着到其它节点的路由信息，这非常适合于有实时要求的应用。缺点是需要花费较大的开销保持路由更新。当网络规模较大、移动速度较高时，会消耗大量的带宽和节点能量，同时也浪费了一些资源来建立和重建那些根本没有被使用的路由。

主动路由协议主要有DSDV、WRP、CGSR、GSR、AGSR、FSR、HSR、ZHLR、LANMAR，研究最深入的是基于经典Bellman—Ford算法基础之上的表驱动路由协议DSDV。

2．2 按需路由协议

与主动路由协议不同，按需路由协议只有在需要时才进行路由发现，以缓解主动路由协议由于周期性交换更新信息带来的开销和扩展性问题。这类协议一般通过请求／应答过程来发现到一个目标的路由。在需要路由信息时，都经过一个路由发现阶段。当节点要发送数据包时，先以泛洪式广播路由请求包。当路径发现后或者所有可能的路径都查找完时这个阶段结束。接下来路由维护阶段一直持续到这条路由不再需要或