关键字 |
| MANET，集群，自组织网络，负载均衡，簇头 |
介绍 |
| 移动自组织网络(Mobile ad-hoc network, manet)是一种自配置的动态网络。它们可以连接到不同的网络，因为它们使用无线连接，而且是移动的。为了有效地利用它们，一些高效可靠的路由协议被开发出来。集群就是其中之一。当网络规模较大时，节点分散，获取其路由信息较为困难。在这种情况下，使用集群技术或基于集群的路由，其中网络的所有节点被动态组织到一些组中。这些组被命名为集群。它们再次组合成大组，为它提供稳定的网络拓扑结构。 |
| 由于MANET是由电池供电的设备，节点能耗的降低也是一个重要因素。因此，为了提高网络的能源效率，需要一个低功耗、高效的协议结构。有几种基于诸如包丢弃率、开销、延迟、吞吐量等度量的集群技术和协议。其中包括阈值功耗聚类、基于移动性的D-hop聚类算法、负载均衡聚类、基于聚类的区域分配方法、假节点检测算法、基于模糊多参数决策的高效簇头选择方案等。网络中的负载平衡不是一项简单的任务。这是每个网络都面临的主要问题。人们正在开发许多技术来有效地克服这个问题。 |
聚类 |
| 聚类被定义为将网络中的节点划分为小的组。每个组中都有集群头、网关和集群成员。集群头是组的本地协调器。网关是两个集群之间提供通信的节点。集群成员是组中的其余节点。它们也被称为普通节点。节点负责网络的路由和维护。分层路由更适合大型网络。集群头保存路由信息。集群技术的主要目标是实现高移动性和可伸缩性。 It also increases the system capacity and reduces retransmissions. Many clustering methods have been proposed for energy efficiency and load balancing in a network. |
| 有两种类型的集群，即主动集群和被动集群。在主动集群中，移动主机选择一个簇头，用于定期交换信息。而在被动集群中，该过程将停止，直到数据流量开始。这样就消除了主要的控制开销。簇头可以使用低功率和高功率模式，这样它可以在与直属节点通信时使用低功率模式，也可以在与其他簇通信时使用高功率模式。集群的规模应最小，以使每个组的能源或电力消耗最小化。它还增加了路由的生命时间。 |
负载平衡 |
| 负载均衡是实现集群间负载均衡的必要因素。由于MANET的拓扑结构频繁变化，数据传输的可靠性维护是一项具有挑战性的任务。任何网络的节点都承受着超出其能力的巨大负载，及时完成任务就变得复杂起来。可能有一些空闲节点和一些工作节点。因此，一种能够以最佳方式平衡网络负载的方法是被识别和使用的。有许多基于负载平衡因子的方法，我们可以根据需要使用它们。 |
| 有些协议，如DLAR(动态负载感知路由)协议，该协议有中间节点来承担负载，这些节点的选择方式是在路由选择过程中选择中间节点，这些节点将监控活动路由的拥塞状态，当节点发生任何故障或过载时，这些节点将选择备用路径进行数据包传递。一种提高manet路径可靠性和实现负载均衡的新协议。这些目标是通过充分利用manet中多条路径的存在，共同解决频繁的路由故障和负载平衡问题来实现的。本系统采用随需应变路由协议，基于轻量级路径监控机制主动处理路由故障。本协议是一种负载均衡的多路径路由协议。从理论上分析了单路径路由跟踪与路由平衡机制下的多路径路由跟踪的相对差异。 |
| 许多研究人员在研究后表示，多路径的路由路径会对负载平衡产生影响，路由路径很大，其中有更多的节点将不被使用，而且它更具有成本效益。负载分布对单路径路由的影响较小。基于集群的增强路由 |
| 协议 |
| 这是一个理论模型的查询，其中涉及的指标(在集群内)包括集群中的负载数量，集群中每个节点的负载数量，服务中的数据包数量，以及集群内每个任务在队列中所花费的时间。到达的数据包将处于随机到达模式或泊松到达过程。通常它在每个集群中维护队列方法。如果任意一个节点收到报文已满，则发送命令将报文发送到当前节点已满的其他节点。发送方明白它将数据包发送到另一个节点，同样地，它继续并在图2中清楚地显示。 |
| CBE中基于关联的路由协议设计要求 |
| 为了设计基于任意集群的路由协议，我们需要考虑一些主要问题。它们如下 |
| a.簇首选择 |
| 在创建集群表单之前，应该选择集群头，使其充当特定集群的主节点或控制节点。关于节点的全部信息将在集群头部，如节点的id等细节将在那里 |
| b.邻域发现 |
| 邻居节点发现是主要阶段，因为通过这个阶段我们可以知道节点是处于活动状态还是处于睡眠模式。如果节点处于主动维护状态，则可以很容易地确定路由和下一跳。 |
| c.集群内负载均衡 |
| 在将数据包从一个节点传递到另一个节点时，负载应该均衡，以避免节点拥塞。通过这种方式，包的传递将是快速的，没有任何延迟。负载分散在节点上 |
| d.路由维护 |
| 在路由发现之后，应该维护路由，以避免节点故障，并且节点之间应该有有效的通信。 |
| 还有一些其他的假设: |
| a.网络中的每个节点都有唯一的ID。如果一个节点共享一个以上的集群，它仍然会对它所属的所有集群使用一个ID。 |
| b.一个节点发出的消息在有限时间内被它所有的1跳邻居正确接收。在这个分配的时间之后，消息将被超时，并在网络中广播一个新的请求(无论是新的广播还是本地修复广播)。 |
| c.网络拓扑保持不变——算法执行过程中网络规模没有增加或减少。 |
| 但是，只要网络大小保持不变，就允许节点离开和进入网络。网络中有一个最大节点数，超过这个数是不允许的。 |
| 在CBE中设计ABR协议的主要目的是实现两个目标。它们是1。实现高效稳定的集群拓扑结构。2.以最小的成本开销和最小的复杂性来实现它。 |
| 路由维护阶段主要涉及引入ABR协议的本地路由重构机制。到此基于集群的协议用于本地路由修复。 |
| 对之前工作提出的回溯过程和局部路由重构方法进行修改，以获得更好的开销和整体可靠性和效率。这个建议的方案不是逐个节点修复，而是修复本地集群。如果受影响的节点移出集群，则将选择集群中的另一个节点。该方案还采用了多路径选路方法。 |
| CBE- ABR的优点 |
| 与其他基于集群的协议不同，它有许多优点，如下所示 |
| a.路由故障恢复容易 |
| b.最健壮性 |
| c.更加可靠和高效 |
| d.减少路由发现 |
| e.端到端延迟少 |
结论 |
| 本文讨论了manet中基于集群的路由协议。简要讨论了各种基于集群的协议的优缺点，以及在其他协议中如何加以克服。主要实现两个目标:以最小的成本开销和最小的复杂性实现高效稳定的集群拓扑。为了实现这两个目标，我们提出了一种名为ABR的协议，它可以使许多移动网络爱好者在他们感兴趣的领域中植入该协议。与现有的ABR协议相比，预计IABR将既高效又有效，并且在其路由度量方面将涵盖更广泛的可能性。预计将提供较高的航线建立率和较少的航线破坏。它还有望平衡移动网络中的负载，从而产生更高的吞吐量和更好的整体性能 |
数字一览 |
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参考文献 |
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- R.K.Ghosh, V. Garg, M.S. Meitei, S.Raman, A.Kumar, N.Tewari，(2006)“基于密集集群网关的多跳移动Ad Hoc网络路由协议”，Ad Hoc网络期刊，第4卷第2期，pp 168-185。
- Y.Choi, D.Park，(2002)“基于关联的Ad Hoc网络中随需应变路由协议的聚类和查询跨”，《通信与网络杂志》，第4卷第1期，第4-13页
- C. R. Lin, M.Gerla，(1997)“移动无线网络的自适应聚类”，IEEE通讯领域杂志，第15卷第7期，第1265-1275页
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- Sung-Ju Lee, Mario Gerla，(2000)“Ad Hoc网络中的动态负载感知路由”，第三届IEEE特定应用系统和软件工程技术研讨会论文集。
- AntoniosArgyriou, Vijay Madisetti，(2006)“在移动广告网络中使用一种新的协议来增强路径可靠性和实现负载平衡”，《ad Hoc网络杂志》，vol.4第1期，pp: 60-74。
- Peter P.Sham, Sylvie Perreau，(2004)“使用负载平衡的多路径路由机制提高网络性能”，《Ad Hoc网络杂志》，第2卷第4期，pp: 433- 459。
- YasharGanjali, AbtinKeshavarzian(2004)，“Ad Hoc网络中的负载平衡:单路径路由vs.多路径路由”，INFOCOM 2004。IEEE计算机与通信学会第23届年度联合会议，第2卷，第1120-1125页。
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