BLEMesh網(wǎng)絡(luò)中的機(jī)會(huì)路由協(xié)議優(yōu)化探究

許 海

廣西大學(xué)計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)院 廣西 南寧 530004

前言:在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不斷更新下,無(wú)線終端設(shè)備的數(shù)量越來(lái)多,而無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性得到了業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注,在傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,由于使用的數(shù)量較少,在要無(wú)線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和維護(hù)方面的難度較低,但是隨著智能電子設(shè)備終端數(shù)量的不斷增加,傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)便無(wú)法承載更多的設(shè)備。在無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)之后,由于帶寬較高,在建設(shè)方面花費(fèi)的金額較少,使得該網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用中能廣泛的存在所有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。因此,對(duì)其機(jī)會(huì)路由進(jìn)行優(yōu)化具有重要的意義。

一、BLEMesh網(wǎng)絡(luò)概述

BLEMesh網(wǎng)絡(luò)多采用洪泛機(jī)制來(lái)建設(shè)通訊網(wǎng)絡(luò),該模式的綠路由協(xié)議主要的思想是對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn),用類(lèi)似廣播的信息傳播方式來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并在實(shí)際當(dāng)中采用數(shù)據(jù)分組的形式進(jìn)行傳播,這樣便能達(dá)到信息的多方面?zhèn)鞑?洪泛路由協(xié)議對(duì)于當(dāng)前節(jié)點(diǎn)優(yōu)化,主要體現(xiàn)在能夠保障信息傳播的有效性[1]。路由的計(jì)算方法設(shè)計(jì)水平高低直接決定了數(shù)據(jù)信息接收和發(fā)送的效果,而機(jī)會(huì)路由算法則是在目前無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中比較使用頻繁的路由技術(shù),其主要的思想是每次數(shù)據(jù)的分發(fā),然后傳遞給一組節(jié)點(diǎn),這樣一組節(jié)點(diǎn)當(dāng)中會(huì)選擇最優(yōu)的節(jié)點(diǎn)。機(jī)會(huì)路由協(xié)議屬于無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中比較核心的技術(shù),屬于當(dāng)前國(guó)內(nèi)外科技領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。只有充分的解決網(wǎng)絡(luò)信息,傳遞有效性和效率的問(wèn)題,才能讓整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的使用為更多的人服務(wù)[2]。

二、BLE Mesh網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化路徑探析

(一)同構(gòu)節(jié)省節(jié)點(diǎn)資源,來(lái)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)信息傳遞時(shí)效。在對(duì)機(jī)會(huì)路由進(jìn)行優(yōu)化時(shí),為了能實(shí)現(xiàn)有效的規(guī)避信息出現(xiàn)重復(fù)傳輸?shù)默F(xiàn)象,也是為了能實(shí)現(xiàn)對(duì)路徑的多樣化選擇,采用SOAR 的算法,能在一定程度上加寬可轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包信息的傳輸路徑。在實(shí)際的操作中,該種算法能把路由數(shù)據(jù)包多個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)定在系統(tǒng)自動(dòng)選擇的路徑上,這樣能在很大程度上避免由于實(shí)際運(yùn)作中路由信息的重復(fù)傳輸,同時(shí)也能在很大程度上降低協(xié)調(diào)所耗費(fèi)的時(shí)間。傳輸數(shù)據(jù)階段,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中信號(hào)源節(jié)點(diǎn)要向其后備節(jié)點(diǎn)集所在的廣播帶進(jìn)行信息的傳遞,其中有目標(biāo)的節(jié)點(diǎn)ID 以及下一最佳節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包后備節(jié)點(diǎn)接收到相應(yīng)的信息之后,將會(huì)自動(dòng)的查詢自身所處的位置是否為最佳的節(jié)點(diǎn),如果未能處在最佳的信息節(jié)點(diǎn)當(dāng)中,則這一后備節(jié)點(diǎn)將會(huì)出現(xiàn)放棄自身所在的數(shù)據(jù)包,然后重新的選擇最優(yōu)化的節(jié)點(diǎn)。在整個(gè)協(xié)調(diào)的過(guò)程中,尋找路由最佳信息傳遞節(jié)點(diǎn)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)優(yōu)化的核心部分。當(dāng)Mesh網(wǎng)絡(luò)內(nèi)隨機(jī)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)要脫離整個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí),這個(gè)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的這一行徑消息則在洪泛的算法下,在整個(gè)Mesh網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行信息傳播,而每個(gè)收到節(jié)點(diǎn)要脫離整個(gè)網(wǎng)絡(luò)信息,則將會(huì)讓相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)從路由系統(tǒng)中釋放這一ID及相應(yīng)的數(shù)據(jù)包,以此來(lái)節(jié)省不必要數(shù)據(jù)包占有的節(jié)點(diǎn)資源[3]。

(二)開(kāi)發(fā)符合無(wú)線網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的信息傳輸協(xié)議。無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)屬于當(dāng)前通信領(lǐng)域重點(diǎn)研究的內(nèi)容和課題,在當(dāng)前的對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程中,需要充分的考量協(xié)議是否符合現(xiàn)實(shí)客觀狀況。在當(dāng)前很多的無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)協(xié)議當(dāng)中,許多都移植了來(lái)自Adhoc的一些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,但是在實(shí)際運(yùn)用中會(huì)出現(xiàn)各種不適應(yīng)的狀況,這樣無(wú)法為BLEMesh創(chuàng)設(shè)出適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景。鑒于此,在日后的協(xié)議優(yōu)化的當(dāng)中,要開(kāi)發(fā)出適合無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的傳輸協(xié)議,并注重提升網(wǎng)絡(luò)吞吐承載力的研究。

(三)降低回調(diào)定時(shí)器出現(xiàn)延遲的現(xiàn)象。在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洚?dāng)中,大多數(shù)的節(jié)點(diǎn)在信息收發(fā)的過(guò)程中難以在有效的時(shí)間內(nèi)完成準(zhǔn)確高效的傳輸,這樣的方式無(wú)法保障BLEMesh網(wǎng)絡(luò)使用的穩(wěn)定性,為了更好的提升的信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性,在實(shí)際信息轉(zhuǎn)發(fā)能力分析過(guò)程中,優(yōu)化的算法只能對(duì)路由下一跳節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性,無(wú)法對(duì)所有信息返回方面進(jìn)行優(yōu)化,針對(duì)該方面,SOAR的使用,能保障每跳網(wǎng)絡(luò)層ACK 以及返回信息傳遞的穩(wěn)定性。

在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中,轉(zhuǎn)發(fā)路徑在每個(gè)節(jié)點(diǎn)當(dāng)中都會(huì)的對(duì)傳輸數(shù)據(jù)的資源包進(jìn)行重新傳遞,這樣使得數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)包在這樣的環(huán)境中,更容易靠近一些優(yōu)化節(jié)點(diǎn)選擇的目標(biāo),這樣能在很大程度上降低節(jié)點(diǎn)重新選擇優(yōu)化節(jié)點(diǎn)效率。這樣使得優(yōu)化的路由算法中將會(huì)取避免按期望傳輸次數(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)ETX)非降序進(jìn)行排序與回調(diào)的信息傳遞路徑,通過(guò)試驗(yàn)一個(gè)路徑節(jié)點(diǎn)信息回調(diào)時(shí)間T1為54ms,這樣的數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)包完成常規(guī)一次通信最長(zhǎng)時(shí)間的兩倍。而下一條信息的傳遞和轉(zhuǎn)發(fā)在獲得源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包承載的信息之后,會(huì)將將廣播ACK 包當(dāng)中的信息傳遞給節(jié)點(diǎn)源,這樣便能讓數(shù)據(jù)在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)信息的收發(fā)。在通常狀況下,廣播的信息傳遞都存在延遲的狀況,這樣便充分的說(shuō)明了選擇下一個(gè)最優(yōu)化節(jié)點(diǎn)接收處于無(wú)效的狀態(tài),這就需要及時(shí)的將信息數(shù)據(jù)進(jìn)行再次傳遞,采用隨機(jī)的方式來(lái)讓延遲能跳過(guò)回調(diào)排序,進(jìn)而的保障能實(shí)現(xiàn)ETX 值最小狀態(tài)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息。通過(guò)這樣的算法和優(yōu)化方式能在一定程度上降低回調(diào)定時(shí)器出現(xiàn)延遲的現(xiàn)象,提示在單位時(shí)間內(nèi)信息傳遞量。

結(jié)論

通過(guò)本文的論述得知,當(dāng)前BLEMesh網(wǎng)絡(luò)中機(jī)會(huì)路由的優(yōu)化需要采用優(yōu)化的算法來(lái)實(shí)現(xiàn),其中SOAR 路由算法能提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中信息轉(zhuǎn)發(fā)的效率,在優(yōu)化協(xié)議中,最為重點(diǎn)的部分是釋放一些無(wú)用數(shù)據(jù)包,只有這樣才能利于整個(gè)節(jié)點(diǎn)資源的充分使用,進(jìn)而提升信息收發(fā)的效率。希望此次研究的內(nèi)容,能輔助當(dāng)前BLEMesh網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能的提升。