無線網(wǎng)移動通信數(shù)據(jù)傳輸性能優(yōu)化設(shè)計

摘 要：在當(dāng)今時代，隨著無線互聯(lián)網(wǎng)用戶的不斷增加，給無線網(wǎng)絡(luò)移動通信數(shù)據(jù)傳輸性能帶來了很多新的要求。本文中為了有效提高無線網(wǎng)移動通信數(shù)據(jù)通信效率，采用了優(yōu)化傳輸性能的方法，提出了一種新型分組頭壓縮的算法（PHC-DSR），較之傳統(tǒng)主要運用動態(tài)源路由（DSR）算法有很大進步。

關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)；數(shù)據(jù)傳輸；性能優(yōu)化

中圖分類號：TN929.5 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）17-0284-02

1 引 言

DSR算法是Adhoc網(wǎng)絡(luò)的路由算法中很具有代表性的一種，DSR全名叫動態(tài)源路由（Dynamic Source Routing，DSR），其本質(zhì)是一種非常典型的按照需求不斷更新反應(yīng)路由的協(xié)議。但是，它還是存在著一些不足，比如說它的數(shù)據(jù)傳輸開銷很大，為了克服這些弊端，相關(guān)學(xué)者提出了新型分組頭壓縮DSR算法。

2 傳統(tǒng)算法的弊端

傳統(tǒng)DCR算法中的中間節(jié)點只需根據(jù)緩存路由表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)即可，可以有效減少路由開銷、分組沖突和大規(guī)模路由更新信息的傳遞。但是它的缺陷也同樣很明顯，為了有效地提高數(shù)據(jù)傳輸效率，相關(guān)學(xué)者提出了多種改進型DSR算法，其目的主要是為了改善傳統(tǒng)DSR算法中節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的每個數(shù)據(jù)分組頭都需要攜帶完整的路由數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)傳輸分銷較大的難題。其代表主要為：一種具有地址列表壓縮功能的DSR算法（HB-DSR）和一種基于EST路由自動縮短的DSR算法（EST-DSR）。HB-DSR算法雖然改善了DSR分銷較大的難題，但是數(shù)據(jù)分組頭還是很大，沒有有效地解決問題。EST-DSR算法是用預(yù)期發(fā)送時間來評測鏈路質(zhì)量，進行路由的自動縮短，發(fā)送數(shù)據(jù)包進入鏈路，進行在緩存中自動尋找到達目標(biāo)節(jié)點更短的路徑，這種方法雖然提高了路由質(zhì)量，但是由于數(shù)據(jù)包較大的緣故，會導(dǎo)致通信開銷的問題。故而新型分組頭壓縮的算法（PHC-DSR）為更好地優(yōu)化無線網(wǎng)通信數(shù)據(jù)傳輸性能應(yīng)運而生。[1]

3 新型算法概述

PHC-DSR算法由兩個階段構(gòu)成，分別為路由發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)包傳輸。路由發(fā)現(xiàn)是指尋找源節(jié)點到目標(biāo)節(jié)點的最優(yōu)路徑，數(shù)據(jù)包傳輸是指在上述尋找到的路徑上傳輸壓縮數(shù)據(jù)包。

3.1 新型通信傳輸系統(tǒng)傳輸原理

DSR算法是根據(jù)Adhoc網(wǎng)絡(luò)的特點所創(chuàng)建，由研究對象決定網(wǎng)絡(luò)模型，所以移動節(jié)點隨機分布在二維平面上，遵循隨機無規(guī)律的運動模式，節(jié)點的無規(guī)律運動性會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型的不斷更新，每一個節(jié)點都有單獨的運動軌跡，可以用同樣的標(biāo)識來標(biāo)記節(jié)點的地址。假設(shè)所有的運動節(jié)點都具有相同傳輸效率，如果兩個節(jié)點運動到彼此的傳輸距離內(nèi)，則兩者之間存在可以進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)逆溌贰?/p>

當(dāng)源節(jié)點想與目標(biāo)節(jié)點進行通信連接時，將整個過程分成兩步。第一步應(yīng)該檢驗緩存中是否存在該傳輸路徑，如果緩存中儲存了源節(jié)點和目標(biāo)節(jié)點的傳輸路徑，直接進行下一步。如果緩存中沒有儲存，那么就由源節(jié)點不斷發(fā)送請求數(shù)據(jù)包，進行可用最短路徑的收集工作，中間節(jié)點收到數(shù)據(jù)包后，記錄下位置信息，然后繼續(xù)傳送到相鄰的下一個節(jié)點，不斷地進行這一過程，直到將數(shù)據(jù)包傳送到目標(biāo)節(jié)點。第二步目標(biāo)節(jié)點開始創(chuàng)建回應(yīng)路由數(shù)據(jù)包，同時開始核算路徑的摘要信息，將其儲存于緩存中，以上述相反的路徑將數(shù)據(jù)包傳送到中間節(jié)點，并在此進一步核算路徑的摘要信息，核算完畢后繼續(xù)傳送到相鄰的下一個節(jié)點，重復(fù)核算路徑摘要信息的過直到數(shù)據(jù)包重新回到源節(jié)點。[2]PHC-DSR的核心技術(shù)點即進行分組頭路徑的摘要信息壓縮就在這一步進行，但是十分依賴網(wǎng)絡(luò)模型的規(guī)模，如果網(wǎng)絡(luò)規(guī)模過大，由于尋找目標(biāo)節(jié)點地址的源節(jié)點過多，可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)包傳輸?shù)臎_突。

在傳統(tǒng)DSR算法路由技術(shù)中，源節(jié)點包含著所有的路徑摘要信息，即由通過各個節(jié)點的地址信息所構(gòu)成的列表。中間節(jié)點在接收到數(shù)據(jù)包后，儲存數(shù)據(jù)包的同時刪除上一相鄰節(jié)點特有的標(biāo)識信息，并將數(shù)據(jù)包繼續(xù)傳送到下一相鄰節(jié)點，不斷地重復(fù)此過程，直到將數(shù)據(jù)包傳送到目標(biāo)節(jié)點。

但傳統(tǒng)的路由計算方式并不適用于大規(guī)模的Adhoc網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸工作，為了彌補傳統(tǒng)算法的不足，所以，本文提出了新型分組頭壓縮的算法（PHC-DSR），具體改進如下所示：首先進行這樣的假設(shè)，將源節(jié)點所接收的路徑摘要信息設(shè)為一個定值，并將其插入到數(shù)據(jù)分組頭中，取代原來所儲存的完整路徑信息，發(fā)送到中間節(jié)點，運用此方式可以大幅減小數(shù)據(jù)包的大小，加快數(shù)據(jù)包傳輸速度，提升整個網(wǎng)絡(luò)模型的工作效率。

然而，新型算法中同樣存在一種意外狀況，即為在中間節(jié)點中發(fā)現(xiàn)存在多個子節(jié)點的路徑摘要值是相同的，這是一種極小概率情況，但是卻會使數(shù)據(jù)包的壓縮過程發(fā)生沖突，在這種狀況下，運用將所由子節(jié)點路徑摘要信息構(gòu)成集合的方式，從中選擇路徑最短的傳輸方案，并且放棄添加任何控制信息，從而達到優(yōu)化傳輸方式和抵消沖突的目的。[3]

3.2 新型算法PHC-DSR的要求

本文從三個方面對新型路由算法的優(yōu)點進行了分析，分別為儲存需求；通信開銷；傳輸延遲。

3.2.1 儲存需求

在本文的分析中，新型算法優(yōu)化的前提是每一個節(jié)點必須不斷維護本身的路由表，因為在這個表中將儲存所有子路徑的信息傳遞和信息索引。并且能在最糟糕的狀態(tài)下可以維持所有子路徑的安全，穩(wěn)定地進行信息傳輸工作，緩存中所對應(yīng)的子路徑數(shù)為周圍所對應(yīng)的移動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)，而記錄條數(shù)需要符合通過此節(jié)點的路徑數(shù)量。最糟糕的狀況是指此節(jié)點位于整個網(wǎng)絡(luò)模型的正中心，幾乎與所有節(jié)點相連，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模為幾百個是，可以通過計算得出：作為整個網(wǎng)絡(luò)模型的中心，此中心節(jié)點的儲存需求可以被當(dāng)今硬件標(biāo)準(zhǔn)儲存大小所接受，即PHC-DSR算法技術(shù)并不被當(dāng)今儲存設(shè)備的規(guī)格所約束。

3.2.2 通信開銷

通信開銷具體是指在數(shù)據(jù)進行傳輸過程中所需要整合并且核算的信息總量，為了將數(shù)據(jù)更快更準(zhǔn)確地發(fā)送到目的節(jié)點，將信息分別插入整個數(shù)據(jù)分組頭。而這些信息在本質(zhì)上并不屬于客戶信息，所以可以選擇將之壓縮，從而達到將全部通信開銷降低的目的。

3.2.3 傳輸延遲

根據(jù)計算分析我們發(fā)現(xiàn)傳輸延遲主要是因為路徑長度影響著數(shù)據(jù)包的大小，從而產(chǎn)生了這一問題。而傳統(tǒng)的DSR算法必須通過在數(shù)據(jù)分組頭中插入路徑參數(shù)，所以并沒有解決這一難題的有效方式，但新型算法PHC-DSR完全不用考慮這一問題，它并不受路徑長度的制約。

4 仿真結(jié)果分析

通過進行實驗，獲得的仿真結(jié)果可以得出隨著節(jié)點數(shù)的增加，數(shù)據(jù)包的傳輸時間有很大的不同。本文中主要介紹的新型PHC-DSR算法在相同的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模下數(shù)據(jù)包傳輸所需時間是最短的，傳統(tǒng)DSR算法數(shù)據(jù)包傳輸所需時間最長，上文所提到的改進型EST-DSR算法數(shù)據(jù)包傳輸時間雖然有所降低，但并不如新型PHC-DSR算法。在相同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模下數(shù)據(jù)包的傳輸時間的長短主要是用來衡量傳輸延遲的重要標(biāo)準(zhǔn)，本文中介紹的新型PHC-DSR算法能夠?qū)鬏斞舆t降到最低主要是因為將數(shù)據(jù)包進行了分組頭壓縮。

同樣隨著節(jié)點數(shù)變化的還有用戶最為關(guān)注的通信開銷問題，通過仿真模擬測試得出的結(jié)果，新型PHC-DSR算法在相同的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模下通信開銷是最低的，傳統(tǒng)DSR算法通信開銷最大，改進型EST-DSR算法的通信開銷次之。這樣的結(jié)果主要是因為傳統(tǒng)DSR算法和改進型EST-DSR算法在數(shù)據(jù)包中插入了完整的路由路徑數(shù)據(jù)信息。而新型PHC-DSR算法在表頭位置就將數(shù)據(jù)進行了分組頭壓縮，這非常有效地降低了在相同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模下的通信開銷。[4]

最后進行在相同規(guī)模下數(shù)據(jù)傳輸效率的仿真測試，同樣是新型PHC-DSR算法最優(yōu)，改進型EST-DSR算法次之，傳統(tǒng)DSR算法的傳輸效率最差。而隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增加數(shù)據(jù)傳輸效率也不斷增加，這是因為在整個網(wǎng)絡(luò)模型中節(jié)點數(shù)增加，從而使可用路徑數(shù)變大，更容易找到最短最適用的路徑。

通過傳輸時間，傳輸效率，通信開銷三個方面的仿真模擬實驗，新型PHC-DSR算法全都取得最優(yōu)的結(jié)果。

5 結(jié)束語

針對傳統(tǒng)DSR算法存在的通信效率低和傳輸性能差這兩方面的不足，通過新型PHC-DSR算法進行了完善，即在不影響完整路徑信息的條件下壓縮了數(shù)據(jù)包的大小從而有效地降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間和數(shù)據(jù)傳輸開銷，使通信傳輸性能比傳統(tǒng)更好。并且新型PHC-DSR算法的實用性和干擾能力比之傳統(tǒng)DSR算法得到了較多的強化，安全性能和可靠性能也得到了較大的提升，最重要的數(shù)據(jù)傳輸效率方面得到了增強。總而言之，該方案具有巨大的應(yīng)用價值和工程意義，且通用性很強，有非常好的發(fā)展前景。

參考文獻

[1]馬 麗.移動通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸探究[J].通訊世界，2017（23）：89～90.

[2]施 亮.淺析移動通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化，2017，7（08）：107～108.

[3]吳旭萍，陳 韜.淺談移動通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸[J].中國新通信，2017，19（10）：24.

[4]畢艷軍.移動通信中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)探究[J].通訊世界，2017（04）：108.

收稿日期：2018-5-15