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无线Mesh网络路由协议的研究与实现
无线Mesh网络路由协议的研究与实现
摘要
随着无线网络的发展，Mesh网络逐渐成为一种重要的组网技术，具有自组织、灵活性和可靠性等特点。本文主要研究了无线Mesh网络路由协议的相关技术，以及其在实际应用中的表现和优缺点。基于此，我们实现了一个基于AODV和DSDV路由协议的Mesh网络路由模块，并进行了实验验证，结果表明该模块具有良好的性能和强大的网络自适应能力。
关键词：无线Mesh网络；路由协议；AODV；DSDV；自适应
Abstract
Withthedevelopmentofwirelessnetworks,Meshnetworkshavegraduallybecomeanimportantnetworkingtechnology,withcharacteristicssuchasself-organization,flexibility,andreliability.ThispapermainlystudiestherelatedtechnologiesofwirelessMeshnetworkroutingprotocols,aswellastheirperformanceandadvantagesanddisadvantagesinpracticalapplications.Basedonthis,weimplementedaMeshnetworkroutingmodulebasedonAODVandDSDVroutingprotocolsandconductedexperimentalverification.Theresultsshowedthatthemodulehadgoodperformanceandstrongnetworkadaptivecapability.
Keywords:wirelessMeshnetwork;routingprotocol;AODV;DSDV;adaptive
一、引言
无线Mesh网络是指一种基于自组织、利用多个节点协同完成网络数据传输的无线网络。与WiFi、蓝牙等传统无线网络相比，Mesh网络具有组网灵活、范围广、可靠性高等特点，并且可以扩大应用范围，如城市、乡村、企业、机场等。Mesh网络中，节点数目很大，节点之间的连通性也很复杂，因此，在网络通信过程中，如何选择网络路由路径成为关键问题。本文主要研究无线Mesh网络路由协议相关技术，包括传统的广播和洪泛路由协议、距离向量路由协议（DSDV）、链路状态路由协议（OSPF）以及基于反应式和协作式的路由协议（AODV,DSR）等。基于此，我们实现了一个基于AODV和DSDV路由协议的Mesh网络路由模块，并进行了实验验证，结果表明该模块具有良好的性能和强大的网络自适应能力。
二、无线Mesh网络路由协议
Mesh网络中，节点与节点之间可能存在多条连通路径，网络路由协议的选择方式直接影响网络质量。本章将介绍Mesh网络中常见的路由协议。
1.广播和洪泛路由协议
广播和洪泛路由协议是一种最简单的Mesh网络路由协议方式，它将每个数据包复制并发往网络中的所有节点，每个节点都可以收到并处理数据包。该方式实现简单，但存在几个缺陷：（1）随着Mesh网络规模的扩大，广播和洪泛路由协议会导致网络拥塞和带宽浪费；（2）由于控制信息的大量传输，广播和洪泛协议存在较高的延迟。
2.距离向量路由协议（DSDV）
距离向量路由协议是一种分布式路由协议，主要目的是为了避免网络中出现环路现象，同时实现路由优化和路径维护。DSDV协议通过周期性地广播路由信息包来更新网络拓扑和距离信息。节点会存储周围节点的距离信息，并根据这些信息选择最优的路径。DSDV路由协议的优点在于实现简单、执行速度快、路由环路问题能有效地避免。但也存在一些缺点：（1）节点成数增加，DSDV协议产生的控制信息量也会增加，导致网络拥塞；（2）DSDV协议中，节点只能支持固定个数的并发连接，因此，当网络范围扩大时，路由表会逐渐延长，从而导致路由速度减缓。
3.链路状态路由协议（OSPF）
链路状态路由协议是一种开放式的路由协议，目的是为了更好地适应不同类型的网络，如有线网络、无线网络等。OSPF协议基于Dijkstra算法，通过各个节点之间的链路状态来计算最优路径。该算法具有很好的性能，但计算复杂度较高，并且需要大量的控制信息传输，不适用于具有较多移动节点的Mesh网络。
4.反应式和协作式路由协议（AODV,DSR）
反应式路由协议（AODV）和协作式路由协议（DSR）是两种比较新的Mesh网络路由协议，基于请求-反应方式实现网络中的路由选择和维护。
AODV协议中，源节点首先向目标节点发起数据包，如果目标节点与源节点直接可达，则直接发送响应