摘要：文章剖析了Ad Hoc网络的特征以及路由规划协议所面对的问题与应战，总述了Ad Hoc网络的传统路由协议，针对抱负自组网路由协议应满意的7个方面，侧重对适用于不同事务需求和网络需求的路由协议进行了介绍，为Ad Hoc网络路由协议的进一步研讨供给了参阅。
要害词：Ad Hoc网络；路由协议；改善型；总述
移动Ad Hoc网络(MANET)是由一组带有无线收发设备的移动节点构成一个多跳的、暂时性的自治体系。整个网络没有固定的根底设施，每个节点都是移动和动态改动的，能够随时随地快速进行布置。与有中心网络比较，Ad Hoc网络灵敏、强健、出资少，具有自组织性、自成形性并能够依据运用需求快速构成．特别合适于作战指挥、抢险救灾以及敷衍突发事件和履行暂时使命的场合。因为自组网中节点的传输规划有限，源端向意图端发送数据时，一般需求其它节点的辅佐，所以路由协议是自组网中不行短少的一部分。因为Ad Hoc自身复杂多变的动态特性，路由协议的规划现在仍是一个人们重视的热门问题。
1 Ad Hoc网络的特征及路由协议规划面对的应战
在Ad Hoc网络中，网络拓扑、移动节点的散布状况及其自组织才能对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，为路由协议的规划提出了新的问题和应战，首要表现在以下几个方面：
1)网络拓扑动态改动与多播支撑。网络节点能够恣意自在移动，因此网络的拓扑能够随时产生快速动态随机的改动。这使得Ad Hoc网络中多播树不再是静态的，所以多播路由协议有必要能够处理节点的快速移动和动态地参加与脱离。
2)多跳信道同享与单向信道支撑。Ad Hoc网络中节点之间的信道同享选用多跳的形式。当方针节点不在源节点的传输规划之内时有必要凭借其他节点进行中继转发。因为网络内的一切节点同享同一信道，所以构成了多跳形式的信道同享。一起，因发射功率、地理方位等要素的影响，或许存在单向信道，因此有必要处理好认知的单向性、路由的单向性和汇点的不行达等问题。
3)对QoS的支撑。QoS的支撑首要是指能够确保用户所规矩的一些服务特性，如推迟、带宽、丢包率等。在无线自组网中，需求一起考虑网络层和MAC层的QoS，有必要充分考虑节点的动态性、终端的躲藏性和链路的波动性，深化研讨支撑端对端的QoS和自习惯的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、途径衰减、多径式微等要素的影响，所以实践能够运用的信道带宽十分有限，并且随时刻和环境的改动而改动。因此，有必要充分考虑信号衰减、噪音搅扰、信道间搅扰等多种要素。
5)安全机制受限。和传统有线网络比较，这种网络更简略遭到物理上的安全要挟。无线信道的播送特性致使Ad Hoc网络易受来自歹意节点的进犯，如偷听(Eavesdropping)和拒绝服务(Denial-of-Service)，并且Ad Hoc网络缺少固定的网络根底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作业。有限的电池能量不只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，有必要考虑电源要素。
7)地理方位支撑。在Ad Hoc网中运用方位信息，能够使节点在寻觅路由时避免简略的洪泛：运用相邻节点或意图节点的方位信息，能够进步路由寻觅的功率，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)两种路由战略。其间，主动路由选用Proactive战略，按需路由选用Reactive战略。本文依据协议的作业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
要求每个节点保护一张或几张路由表，其间包含了网络中一切其他节点的路由信息。一切节点周期性地更新这些路由表，以确保路由信息是一致和最新的，当网络拓扑结构改动时，节点向整个网络传达路由改变音讯。主动路由的长处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，这十分合适于有实时要求的运用。缺点是需求花费较大的开支坚持路由更新。当网络规划较大、移动速度较高时，会消耗很多的带宽和节点能量，一起也浪费了一些资源来树立和重建那些底子没有被运用的路由。
主动路由协议首要有DSDV、WRP、CGSR、GSR、AGSR、FSR、HSR、ZHLR、LANMAR，研讨最深化的是依据经典Bellman—Ford算法根底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，按需路由协议只要在需求时才进行路由发现，以缓解主动路由协议因为周期性交流更新信息带来的开支和扩展性问题。这类协议一般经过恳求／应对进程来发现到一个方针的路由。在需求路由信息时，都经过一个路由发现阶段。当节点要发送数据包时，先以泛洪式播送路由恳求包。当途径发现后或许一切或许的途径都查找完时这个阶段完毕。接下来路由保护阶段一向继续到这条路由不再需求或许意图地变成不行抵达时。选用按需路由协议的长处是不需求进行周期性的路由信息播送，节省了必定的网络资源；缺点是获取路由延时相对较大、呈现“播送风暴”以及单向链路问题。
按需路由协议首要有AODV、DSR、ABR、SSR、CBRP、LAR，常用的有AODV、DSR、TORA等。
2．3 混合路由协议
混合路由协议是在Ad Hoc网络规划大、组成员联系改动快、而少数成员的方位和链路衔接状况安稳的条件下提出的。它结合主动和按需两类路由协议，避免了主动路由协议中过量的操控音讯流量问题和按需路由协议中的长时延问题，抵达扬长避短的作用。此类协议的要害点在于两种协议运用区域的区分，合理的区分办法应该随不同状况选用自习惯的战略，协议的性质在主动和按需之间应随网络的详细环境改动能够主动调整。
混合路由协议首要有ZRP、DDR、CEDAR、HARP、BRP、IARP、IERP等，其间最具代表性的便是区域路由协议ZRP(Zone Routing Protocol)。
3 改善型路由协议及其特性
一个抱负的自组网的路由协议应当满意以下7个方面的要求：散布式运转、供给无环路由、按需操作、单向信道支撑、供给节能战略、可扩展性、安全性。现在，很多的Ad Hoc网络路由协议针对不同的规划要求，运用了不同的技能办法，适用于不同的网络环境。下文将顺次介绍在节能战略、QoS支撑、GPS辅佐、多播支撑、多途径支撑、安全性等方面具有必定优胜性的路由协议。
3．1 依据节能的路由协议
能量问题是约束Ad Hoc网络展开要处理的首要问题之一。现在提出的具有能量认识的路由协议能够分为四类：最小能量路由(MER)、最小电池消耗路由(MBCR)、最小最大电池消耗路由(MMBCR)、受限的最大最小电池容量路由(CMMBCR)。对DSR协议进行优化，提出以下依据能量操控的改善协议。
SDDRP(Source-Destination Determined Delay Routing Protocol)：一起考虑网络的连通信息和节点剩下能量来挑选路由，在确保网络正常运转的根底上保护了剩下能量不多的节点，均衡了各个节点的能量损耗。
MMPEW-DSR(Maximum Minimum Power-Energy Weight DSR)：节点剩下能量和传输功率链路状况函数作为路由挑选的参数，削减节点的能量消耗，保护低能量节点，延伸网络的生计时刻。
TBDB(Traffic balanced Degree-based)：挑选路由的原则是最小条路由，由节点依据自身负荷的状况决议是否作为新建路由的转发节点，对可选的途径调集进行了约束，避免了拥塞途径，获得了很高的网络运用率。
3．2 依据QoS的路由协议
Q_AODV依据带宽来挑选QoS参数，为每个路由条目界说了5种状况：闲暇、接纳路由恳求、现已预定、上游断路和下流断路，为每个状况设置计时器来确保QoS的有用性。当计时器超越或许收到路由操控音讯，节点转移到别的一个状况。
CEDAR(Core-Extraction Distributed Ad Hoc Routing)依据带宽来挑选QoS参数，是一种分级路由协议。它经过在网络中树立一个安稳的虚拟中心来分散路由信息，按需式的且由中心节点依据部分状况核算路由，适用于中小规划的移动Ad Hoc网络。
STARA(System and Traffic Dependent Adaptive Routing Algorithm)依据均匀时延最短来挑选QoS参数，该协议选用最短途径算法核算途径，但“最短”路由衡量选用均匀延时时刻，而非跳数，即在进行分组路由时，考虑无线链路的容量和排队延时等要素。
ABGP(Advanced Bandwidth Guaranteecl Routing)依据电池剩下量和带宽挑选QoS参数，选用了多种约束分散的机制来处理网络中盲目分散而导致的带宽损耗问题，并充分考虑了节点的电能受限问题，企图在路由挑选的进程中延伸网络的完整性，避免因为部分节点过早地耗尽电能而使网络被切割。
TBP(Ticket-Based Probing)是依据标签勘探的路由协议，该协议依据标签办法进行一跳一跳地寻觅出多条较优的途径。首要源节点发送标签来勘探途径，假如发送的标签只要n个标签，那么最多就只能找n条途径；其次中心节点收到标签，依据自己以往核算信息，判别是否要拆分标签并从头分发标签，发往价值最小的下流结，最终意图节点呼应相应多条途径给源节点。
3．3 依据GPS辅佐的路由协议
在自组网中运用GPS供给的有关节点方位信息，能够使节点在寻觅路由时避免简略的洪泛；运用相邻节点或意图节点的方位信息，能够进步路由寻觅的功率。其缺点是依赖于GPS或许约束其运用规划。该类协议的要害点是怎么有用运用GPS供给的方位信息又能尽量减小交流方位信息带来的开支，避免因小失大。典型协议的有以下几个：
DREAM(Distance Routing Effect Algorithm For Mobility)的特色便是间隔效应和移动速率两个规矩的运用。每个节点保持一个包含一切节点方位信息的表，依据上述规矩定时播送操控信息来告诉其它节点自己的方位信息。DREAM关于节点移动速度表现出很好的健壮性，但是在重负荷环境下作用较差。
LAR(Location-Aided Routing)运用GPS供给的信息履行一种“有限泛洪”路由恳求办法。需求发送路由恳求包时，源节点依据方针节点的方位和速度信息核算一个区域作为恳求规划并附之于包头。只要坐落恳求规划内的节点才可进行路由恳求信息的转发，然后减小了发现路由的开支。
此类协议还包含GPSR、GRA、GLS、GEOCAST、GEDIR等。
3．4 依据多播的路由协议
多播是一种一点对多点或多点对多点的分组传输办法，它能够最优化地运用网络资源，很好地习惯Ad Hoc网络带宽受限和能量受限的环境，进步网络的全体功能。多播路由协议规划的基本思想是以最少的冗余树立组成员的途径。依据选用转发结构、拓扑结构的不同，可分为：依据树多播协议、依据格网多播协议、混合多播协议和无状况多播路由协议。
依据树的多播路由协议在有线网络中具有杰出的优胜功能，将其特性运用于Ad Hoc网络，规划出合适Ad Hoc网络的典型协议有MAODV、AMRIS、LGT、LAM、ABAM、ADMR。
依据格网的多播路由中，多播发送者与接纳者问存在多条途径，这就进步了网络的动态习惯才能，强健性好，不需求因为少数链路的失效而从头配置多播网结构，路由保护开支少。典型的依据格网多播路由协议有ODMRP、CAMP、FGMP、NSMP。
依据树的多播路由具有较高的分组转发有用性，但鲁棒性差。依据格网的多播路由鲁棒性好，但以献身有用性为价值。混合的多播路由归纳了两种多播路由的长处来进步整体功能。典型的混合多播路由协议有AMRoute协议和MCEDAR协议。
无状况的多播路由首要用于小规划的多播，并由单播路由协议依据分组的报头转发到各个接纳者，避免了因频频的拓扑改动导致的开支过大，但可扩展性较差。典型的无状况多播路由协议是DDM。
3．5 依据多途径的路由协议
多途径路由是指在Ad Hoc网络中找出抵达意图节点的多条途径，作为当时途径的备份途径，当时途径开裂后，从备份途径中挑选一条最佳途径继续进行路由，然后进步带宽运用功率，增加传输可靠性以及减轻拥塞，完成网络负载均衡和网络资源的充分运用。现有的多途径路由协议大多是在原有单途径路由协议的根底上经过增加多途径的办法完成的。
D—AOMDV协议是对AODV路由协议的多途径扩展，以间隔矢量概念为根底，经过核算多条开环、节点或链路不相交途径，充分运用已有的有用路由信息，抵达进步路由功率的意图，在动态高速环境下具有较高的功率。
文章提出了一种新的多途径路由算法。该算法依据安稳性因子核算途径间海明间隔并据此挑选多条类似的安稳不相交多路由，然后进一步进步该路由算法的功能。
现在多途径路由协议还有OLSR、OSPF、TYBRPF、AOMDV、TORA、MP—DSR、ROAM、SMR等。
3．6 依据安全机制的路由协议
Ad Hoc网络具有散布式操控、敞开传输前言、有限传输带宽和有限终端等特色，路由协议中引进安全机制尤为重要。移动Ad Hoc网络的安全战略分为三类：加密、检测和冗余途径。现在典型的安全路由协议有以下几种：
ARIADNE协议是在DSR的根底上开发的，该协议在TESLA播送认证协议的播送认证音讯中增加MAC确保路由安全。选用类单向Hash链表在两个端节点之间树立同享对称密钥来确保端到端的完整性。该协议能够避免歹意节点进行路由黑洞进犯，首要缺点是需求时钟同步。
SEAD协议构建于DSDV根底上，该协议运用Hash链表来认证路由更新信息的序列号、衡量值和跳数，并提出了节点之间的彼此认证机制。该协议能够抵挡黑洞进犯及必定程度的DoS进犯，但需求同步时钟，且无法抵挡增大衡量值的假造进犯。
ARAN协议是依据按需路由协议开发的，该协议运用公钥证书体系供给音讯辨别、完整性以及不行狡赖性等安全机制，能够检测和避免Ad Hoc网络中的第三方和窥探者的进犯。ARAN的缺点在于途径中每个节点仅有下一跳信息，因此无法确保途径的最优性。
此外该类协议还有SRP、SAR、MRM、SNS、NUGLETS等。
4 完毕语
因为Ad Hoc网络复杂多变的特性，路由协议规划仍是Ad hoc网中一个十分重要的研讨方向。当时，尽管此项研讨取得了较大发展，但呈现的各种网络路由协议都只是在某些功能上具有优势，只能满意部分需求。规划一种快速、精确、高效、可扩展性好的Ad Hoc网络协议，有必要归纳现有各种路由协议的长处并加以改善完善，需要展开很多的研讨作业。此外，Ad Hoc网络与蜂窝网的结合技能ODMA(时机驱动多址接入)以及Ad Hoc网络中OFDM(正交频分复用)技能的运用也是研讨的热门。
