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基于IEEE802.11s的HWMP协议研究与改进
随着无线网络的发展，越来越多的场景需要建立自组织网络，以实现灵活、高效的无线通信。而IEEE802.11s是一种用于建立自组织网络的标准，它定义了一种基于硬件的路由协议-HybridWirelessMeshProtocol(HWMP)，用于管理节点之间的路由通信。本文将探讨IEEE802.11s的HWMP协议及其改进方案。
一、IEEE802.11s概述
IEEE802.11s标准是一种用于建立自组织网络的标准，它定义了节点之间的一些基本通信机制，并且实现了对当地和远程无线设备的数据传输。通过建立自组织网络，无线设备可不需要中央控制器，便可彼此通信。IEEE802.11s不仅可以满足普通家庭或商业环境中的无线传输需求，还可以适用于广泛的应用领域，如智能城市、工业自动化、农业智能化等。
在IEEE802.11s标准中，节点主要分为两类：meshportal和meshnode。MeshPortal是连接mesh网络和其他网络的设备，其功能与传统的网关相似。MeshNode是mesh网络内部的设备，通过与其他mesh节点建立连接来实现节点间的跨设备联网。Mesh节点可以直接向其他节点发起数据传输请求，而不需要经过网关的转发，从而实现了基于等级的自组织网络体系结构。
二、HWMP协议概述
在IEEE802.11s标准中，HWMP是用于节点间路由通信的一种基于硬件的路由协议。它利用两种路由算法：树形路由和洪泛路由，在mesh网络中维护一张路由信息表，记录到其他节点的最优路径信息。当节点需要进行数据传输时，HWMP协议通过路由信息表找到最佳的路径，然后发送数据。同时，HWMP协议还支持节点进行动态拓扑调整，以适应节点间连接的变化。
HWMP协议的一个重要特性是，它能够实现切换到更好的路由路径，以提高网络的可靠性和性能。当源节点发现某个目的节点路径变得不可用时，它会更新路由信息表，然后寻找另外一条更好的路径。这种动态路由调整可以在保证网络稳定的前提下，提高网络的容错性。
三、HWMP协议的改进
虽然IEEE802.11s标准的HWMP协议在实现节点间路由通信方面已经有了很好的表现，但是仍然存在一些问题，如：
（1）路由表过大：当网络中增加新节点时，由于HWMP协议维护着一张完整的路由信息表，因此路由表会随着节点的增加而增加，导致协议效率下降。
（2）缺乏预算：在HWMP协议中，数据包的传输和节点的路由发现、切换都需要对网络进行广播，导致协议的开销极大。
为了解决这些问题，对HWMP协议进行了一些改进。主要包括以下两个方面：
（1）改进路由信息表：通过路由表分割技术，将路由表分为本地路由表和全局路由表，从而减少了路由表的大小。本地路由表只记录与本节点有直接连接的节点信息，全局路由表记录了所有路由信息。
（2）引入闪电节点：闪电节点是一种特殊类型的节点，它可用于消息和数据的高速传输，从而减少通信成本。当网络中存在闪电节点时，HWMP协议会优先选择闪电节点进行数据传输，从而实现快速高效的数据传输。
四、结论
IEEE802.11s的HWMP协议作为一种基于硬件的路由协议，在实现节点间路由通信方面已经取得了不错的成绩。然而，由于网络规模不断扩大，其协议的效率和开销等问题也在逐渐显现。因此，对HWMP协议进行改进以优化网络性能便显得尤为必要。通过引入闪电节点和改进路由信息表等措施，可有效解决HWMP协议中存在的一些问题，从而提高网络性能和可靠性，促进其在未来更广泛的应用。