無線-光纖混合寬帶接入網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)分析

謝偉岳

【摘要】 無線-光纖混合寬帶接入網(wǎng)（WOBAN）是一種新型的具有競爭力和廣泛前景的混合接入網(wǎng)絡(luò)，其集成了EPON光纖接入網(wǎng)高速、寬帶的優(yōu)點(diǎn)和WMN無線網(wǎng)絡(luò)靈活、便利的長處。但需要注意的是，無線-光纖混合寬帶接入網(wǎng)對于光域互聯(lián)路由技術(shù)提出了較高的要求?；谝陨?，本文從無線-光纖混合寬帶接入網(wǎng)絡(luò)概述入手，探討了其路由技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】 無線-光纖寬帶接入網(wǎng)絡(luò) 路由算法 網(wǎng)絡(luò)擁塞

一、前言

隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，多媒體傳輸業(yè)務(wù)被廣泛使用，人們對網(wǎng)絡(luò)通信能力的要求越來越高。就目前來看，主干網(wǎng)建設(shè)日漸完善，但“覆蓋一公里”問題則制約了網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。無線-光纖混合寬帶接入網(wǎng)絡(luò)集成了無線接入網(wǎng)和光纖接入網(wǎng)的優(yōu)勢，但路由技術(shù)一直是無線-光纖混和寬帶接入網(wǎng)絡(luò)的瓶頸?；谝陨希疚暮喴治隽藷o線-光纖混合寬帶接入網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)。

二、無線-光纖混和寬帶接入網(wǎng)絡(luò)概述

無線-光纖混和寬帶接入網(wǎng)絡(luò)（以下簡稱WOBAN）主要由前端的無線Mesh網(wǎng)和后端光纖網(wǎng)組成。光網(wǎng)絡(luò)單元ONUs是前端光纖網(wǎng)和無線網(wǎng)的分界點(diǎn)，其能夠?qū)崿F(xiàn)光信號和無線信號的高速轉(zhuǎn)換。在WOBAN中，前端無線網(wǎng)絡(luò)為Mesh網(wǎng)，后端光纖網(wǎng)為PON[1]。在Mesh網(wǎng)中，其融合了AdHoc和WLAN，現(xiàn)有的IEEE80211MAC層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)無法支持Mesh網(wǎng)，且當(dāng)前沒有專門針對Mesh網(wǎng)的路由協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，因此假定應(yīng)用80211實(shí)現(xiàn)Mesh網(wǎng)的多跳傳輸，其最大傳輸速率為54/11/54/Mbps，單跳傳輸區(qū)域限定范圍為100米。

三、無線光纖混合寬帶接入網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)

3.1前端無線Mesh網(wǎng)路由算法

最短路徑路由算法和DARA路由算法是都是常見的路由算法，但二者在Mesh網(wǎng)中的應(yīng)用都有著一定的局限性，本文提出了應(yīng)用于WOBAN的Dijkstra算法，以此作為最短路徑選擇算法，首先提出了MHRA算法（最小跳路由算法），其以跳數(shù)為權(quán)重，之后提出了MDRA算法（最小時(shí)延路由算法），期以時(shí)延作為權(quán)重，下面來進(jìn)行具體分析。

3.2MHRA算法

1）建立網(wǎng)絡(luò)連接矩陣

將WOBAN實(shí)際網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行抽象，得到25×25階的連接矩陣B，如果B（i，j）=1，則代表節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j之間存在直接連通鏈路，鏈路權(quán)重固定，始終為1，如果B（i，j）=0，則代表節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間沒有直接連通鏈路。

2）建立最短路徑表

根據(jù)權(quán)重矩陣，對每一個(gè)節(jié)點(diǎn)通往其他節(jié)點(diǎn)都建立最短路徑表，通過Dijkstra算法來選擇最短路徑。

3）信息統(tǒng)計(jì)

用戶信號包到達(dá)最近路由器的時(shí)候，則此最近路由器成為源節(jié)點(diǎn)，在用戶信號包中，對其目的節(jié)點(diǎn)有著明確，一旦目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)入到光網(wǎng)絡(luò)中，則應(yīng)當(dāng)選擇所要進(jìn)入光網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)單元ONUs作為目的節(jié)點(diǎn)，如果用戶信號包中信息數(shù)據(jù)的目的節(jié)點(diǎn)是其他用戶，則選擇該用戶的路由器作為目的節(jié)點(diǎn)[2]。當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)源節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，其會(huì)在已經(jīng)建立好的最短路徑表中選擇一個(gè)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的最短路徑，之后直接進(jìn)行發(fā)包處理，統(tǒng)計(jì)每一個(gè)用戶信號包的延時(shí)信息，為之后的仿真數(shù)據(jù)比較提供數(shù)據(jù)支持。

3.3MDRA算法

1）廣播鏈路狀態(tài)

將當(dāng)前用戶信號包密度λi、有效鏈路容量Ci等信息周期性的發(fā)布到?jīng)]一條鏈路i中，在DARA算法中，根據(jù)節(jié)點(diǎn)相鄰鏈路的數(shù)量來實(shí)現(xiàn)對有效鏈路容量Ci的平均分配。

2）預(yù)測鏈路狀態(tài)

對于每一條鏈路i來說，對其用戶信號包密度進(jìn)行預(yù)測，估計(jì)保密度為λiest，在鏈路權(quán)重系數(shù)確定的過程中會(huì)應(yīng)用到λiest，一直到下次鏈路狀態(tài)更新。

3）鏈路權(quán)重確定

在確定鏈路權(quán)重的過程中，需要應(yīng)用到λiest，鏈路i權(quán)重為Wi，其確定公式為：

4）鏈路計(jì)算

建立連接矩陣，方法與MHRA算法連接矩陣建立方法一致，對B（i，j）=1的鏈路進(jìn)行權(quán)重賦值，之后根據(jù)Dijkstra算法來確定最短路徑。

5）信息統(tǒng)計(jì)

根據(jù)節(jié)點(diǎn)用戶信號包的發(fā)包數(shù)量，在路徑計(jì)算過程中確定了經(jīng)過節(jié)點(diǎn)，在經(jīng)過節(jié)點(diǎn)進(jìn)行鏈路狀態(tài)的更新，對各個(gè)用戶數(shù)據(jù)包的延時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

MHRA算法在負(fù)載較輕環(huán)境下時(shí)延性能更優(yōu)良一些，但隨著負(fù)載的增加，MDRA算法時(shí)延性能更好，能夠有效實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡，不會(huì)在個(gè)別路徑集中網(wǎng)絡(luò)，造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。

四、結(jié)論

本文以Dijkstra算法為基礎(chǔ)，將其應(yīng)用到WOBAN的前端無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)了MHRA算法和MDRA算法，并結(jié)合仿真結(jié)果分析了兩種路由算法的性能，隨著負(fù)載的增加，MDRA算法的應(yīng)用值得考慮。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]索凱華.無線-光纖混合寬帶接入網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)研究.浙江工業(yè)大學(xué)，2012

[2]馬應(yīng)平等， WOBAN中最短路徑Dijkstra路由算法.軍事通信技術(shù)，2012