作 者:韦云凯 毛玉明 吴凡
此外在分簇结构中,可以采用结合先验式和反应式优点的分级路由协议来提高路由算法的性能。因此基于分簇算法的分级网络结构可以在很大程度上提高无线自组织网络的性能和实用性。
4.2物理分层机构
相对于分簇方式的逻辑分层结构,另外一类分层结构是建立在异构节点模型基础之上的物理分层结构,即网络中存在不同类型的节点,这些异构节点具有不同的系统参数,从而使得网络物理上形成不同的层次。
典型的物理分层结构就是具有移动骨干网络(MBN)的无线自组织网。这类自组网有两类节点组成:骨干节点(BN)和普通节点(RN),如图6所示。BN一般具有多个无线收发设备,一种典型的配置是:其中一个无线设备的系统设置与网络中普通节点相同,可与普通节点直接通信,而另一个无线设备往往具有更长的传输距离,更快的数据传输率,和较小的供电限制,节点通过该无线设备与其他BN互连,形成MBN。每一个BN类似簇首,负责管理、维护一个子网,子网的规模为k跳(k≥1);每一个RN归属某一个由BN管理的子网,RN与所属BN间的跳数最大为k跳。所以,这种网络是一种两层结构的网络。
这种分层结构与分簇结构类似,也是将平面网络划分成若干子网,而与分簇结构不同的是:子网间互连是通过簇首形成的MBN实现;而在MBN中,BN之间通过无线信道直接互连,不再需要网关节点参与。而为了确保MBN的连通性,需要在MBN中部署足够多的冗余BN,即具有组成骨干网络能力的节点 (BCN),当某一个BN移动引起MBN不连通时,在该区域的BCN自动转换成为BN,保持MBN的连通性。
MBN结构特点是:根据组网信道的不同,网络自然分成两层结构,BN通过高速率的信道形成上层网络MBN,RN则通过低速信道接入到某一个BN。每层网络本身仍然是一个同质网络,所以对于MBN可以进一步采用分簇技术,再形成多个逻辑分层结构。
4.3异构自组织互联网
以往的可扩展性自组织网络体系结构的研究都偏重于如何将一个平面网络分解成为多个相对对立、且相互连通的小规模子网,各个子网执行统一的自组织协议,通过构造高层网络实现子网间的互连。与此对应,还存在另一类网络系统,该系统本身就是由多个异构自组织子网组成,这些子网在通信体制、组网方式、自组织协议方面都存在差异,而由于实际应用的需求,要求在子网间实现通信,实现异构自组织网络间的互连互通,应该是可扩展自组网体系结构研究的另一个方面,目前较多的方式仍是由高层网络负责不同建制子网间的互连,如图7所示。
在实际应用中,这类网络系统是比较常见的。例如在军事应用中,部队按建制配备通信电台,并形成各自独立的通信子网。根据不同建制的通信需求,各单位所配备的电台通信体制不尽相同,即使体制相同,工作的信道也可能互不相同,这样就形成了由多个异构网络组成的通信系统。又如,目前民用市场上出现了各式各样的无线通信终端,其通信方式可能是超宽带(UWB)、无线局域网(WLAN)、微波存取全球互通(WiMAX)等;这些不同通信体制的设备通过各自的自组织协议形成若干相互独立的网络,要实现它们之间的互联互通实质上也是异构自组织网互联的问题。
实现无线异构自组织网络的互联首先需寻找一种方法可屏蔽异构网络通信方式的差异性,在开放系统互联(OSI)七层模型中,网络层的IP技术在设计时最大限度降低了应用对网络的依赖性,所以在网络层实现IP数据包的跨异构网传输是目前的首选方案。