地理信息路由（精选12篇）
地理信息路由 篇1
0 引言
车联网VANET (Vehicular Ad Hoc Networks) , 最前沿的物联网络应用, 尤其是车辆移动网络技术, 实现过程是通过安装在车辆上的通信设备, 电子标签等, 实现车辆信息的网络交互, 来提升车辆和道路的效率或者安全水平。在VANET网络中, 各个网络节点通常部署于汽车之上, 而且汽车的运动特性需要收到道路条件的限制。这些特性使得车辆的运动轨迹在某种程度上能够进行预测, 从而使得VANET网络显著区别于普通的移动Ad Hoc网络中节点能够随机运动。相应的在VANET网络路由协议的设计中, 若能够充分利用这些信息, 则能够为路由协议提供一些优化[1,2]。因此在本文的研究中, 将节点的地理和交通信息引入到VANET网络路由协议的设计中, 基于这两方面的信息对路由协议进行一定的优化。
1 路由过程设计分析
1.1 路由发现
当一个网络节点请求发起通信, 源节点首先要看节点存在于路由表中的路由条目中的目标。根据目的节点的位置寻求信息确认消息记录在传输路径如果条目存在, 中间节点接收到带有标准的传输过程中的查询消息的方法, 直到目的节点接收到该消息, 该消息根据您的确认立即返回路径信息可用消息, 如果消息没有达到TTL的目的节点应该被丢弃。如果在路由表中的条目的源节点不立即发出向目的地节点, 或为时间 (0.5秒) , 在一定期间内没有收到返回确认消息以激活路由发现过程。
路由查找过程中各个节点将有各种不同的操作行为。源节点发起RREQ消息, 并填写在背后的目的地址字段的位置的消息的地址, 并一路上扬的广播消息的初始化。经过一个中间节点收到RREQ消息, 以确定该组根据消息内容是否被覆盖。不是的话可以丢弃该消息, 另一种是更新有关消息的路由信息, 包括锚定序列和路径的质量分数, 只有当此中间节点位于某个锚点范围内, 并且锚不被RREQ记录加入RREQ分组, 当信息被更新之前经过的中间节点将播出这一消息。
1.2 路由决策与返回
如果接收节点接收到使用它作为整个系统RREQ消息路由决策阶段的第一个信息。首先, 目标节点运行的等待时间 (0.5秒) , 以接收相同的源节点是另一种方式来传递的RREQ消息, 目的节点是第一个多路中最高得分的计算选择作为传输路径方式, 然后通过预测得到自己所驶向的锚点剪接的最优路径的完整路径, 形成以填充在为正确的结果, 源节点在新的RREP头被选择作为相邻节点的位置按照最近邻贪婪转发到之间的距离的原理提前转发出去。
当一个中间节点接收到RREP消息中提取从锚定到RREP序列作为靶附着点贪婪转发应该被发送到的RREP消息, 直到在中间的当前节点, 更换锚定序列是锚定连接点到新的目标。源节点接收到RREP消息, 并提取从路径的信息发送到目的地节点, 该信息被存储在路由表中。当数据传输后, 源节点从路由表中的目标的查询的信息可以开始。
2 路由协议性能仿真
2.1 仿真参数的设置考虑
为了对本文所涉及的协议的性能进行检验, 因此我们在NS2仿真平台中构造相应的方针模型, 同时为了使仿真结果更加逼近于现场的实际应用效果, 设定建筑穿透损耗的模型的损耗概率p为30%, 即发射的无线信号有30%的概率会被周围的建筑给遮挡, 具体仿真中, 路由协议则是考虑基于GPSR新设计, 传输模型为TwoRayGround (双线大地) , MAC层协议为IEEE 802.11, 运动模型为基于受限连通域节点移动模型;分组发送率为5 packets/s;平均运动速度为5、10、15、20、25m/s; 仿真时间为900s。
2.2 仿真结果及分析
为了评估本文所设计的路由协议在不同场景中的性能, 在仿真中分别针对目的节点移动和目的节点静止两种场景分别进行了仿真实验。
2.2.1 目的节点移动场景
在仿真中, 我们主要关注在不同网络节点数目情况下, 协议的各项指标的性能。因此方针中我们以40个节点为间隔对80~320个节点数量范围内的网络协议的性能进行评估。
从显示的性能指标的关系, 目标节点的运动的协议的节点数量, 所呈现的数据上面GPSR新的协议。GPSR临时策略可以通过将节点划分成跨越网络边界的数据包的帮助。所述协议数据随车辆及减少延迟的数目的两个端部。可以看出新协议的物理层数据发送总量大于GPSR, 这是由于新协议在找不到合适的下一跳节点时, 使用探寻机制发送探寻数据包而使物理层发送的数据量增多。
2.2.2 目的节点静止场景
从仿真结果可以看出, 新协议在目的节点固定的情况系统性能比GPSR略差。即新协议更适合处理目的节点移动的情况, 即更适合真实的城市车辆运动场景应用。截取下图描述目的节点静止情况下协议相关性能指标与节点数的关系。
3 结语
对现有的路由算法进行改进, 实时的道路交通信息和车辆移动位置预测信息引入到路由选择策略中, 从而对路由机制进行改进。从数据包递交率、端到端延迟、平均跳数以及物理层发送总数据量等几项重要指标对路由机制的性能进行分析和对比, 新的路由协议具有更高的数据递交率及信息交换速度, 更适合城市场景下车辆运动时的应用。
参考文献
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[4]SEKI k.Applications of Dsrc in Japan[R].ITS Center, Japan Auto-mobile Research Institute, 2002.
地理信息路由 篇2
1、查看运行配置文件：
Router#show running-config
运行配置文件running-config位于路由器的RAM中，存放的是路由器当前使用的配置信息。
2、查看启动配置文件：
Router#show startup-config
启动配置文件startup-config位于路由器的NVRAM中，可以长期保存，
它在启动路由器时装入RAM，成为running-config。
3、查看路由器的版本信息：
Router#show version
4、查看路由器的接口状态：
Router#show ip interface brief
如果接口状态标识为“Down”，表示此接口未激活，如果标识为“Up”，表示此接口已经激活。
5、查看路由表：
Router#show ip route
通过路由表可以看出该路由器已经识别的网络。
6、查看NAT翻译情况：
Router#show ip nat translation
地理信息路由 篇3
其实，对于路由器产品来说，它们之间也有很多不同。对于某些人看来，有线是千兆的最好，USB是3.0的最好，无线是双频的最好，而网件R6300则是这样的“私人定制”产品。当拿到这款产品时。第一感觉就是包装规整，产品和配件的做工很细致。其次，这款路由器采用立式设计，机身以黑色为主色调，而平整光亮的正面则给人一种“电磁炉”式的既视感。另外，这款路由器背面布满了的三角形孔洞，能有效增强散热效果。最后，在当我们接通电源时，正面中央的LOGO和底部的状态指示灯还会发出炫彩的光芒。
如果说一件产品的“大气上档次”是从外面来判断的话，那么网件R6300路由器的高端成分，就得看看它强大且易用的功能了。当移动硬盘外接到它的USB接口后，我们无需任何设置即可通过无线局域网在手机上直接访问数据其中的数据。如果外接了USB打印机，那么通过简单的界面管理后，也可以实现多台电脑同享一台打印机的功用。可以说，这台路由器要是落在技术宅手中，那就是一个小型“服务器”。再者，网件R6300的性能也是不容小觑的：作为一款搭载802.11ac芯片的双频无线路由器，使用5GHz进行无线传输可承载更大的数据传输量；而它的6根内置天线，哪怕用户住的是别墅，也能保证信号强度。在经过测试我发现，即使在有多设备接入的情况下，这款路由器也能保持很好的稳定性。endprint
地理信息路由 篇4
近年来, 随着低功耗、微型化GPS的发展, 以及三边测量等定位技术的日趋成熟, 使得基于地理信息位置的路由算法日益成为研究的热点。而且在无线传感网络中, 很多应用都与节点的位置信息有关, 甚至某些应用必须知道节点的位置信息后, 传感器节点采集的信息才有真正的价值和意义[1]。例如, 在环境监测中, 需要知道被监测点的位置信息;在森林火灾监测和煤矿安全事故监测中, 需要知道发生险情的位置信息;在跨海大桥桥梁安全监测中, 桥梁摆动的幅度需要精确知道其位置偏移信息。以地理信息位置为导向的路由同时具有很强的路由导向性。以往传统的路由需要存储大量的路由表或者在整个网络内泛洪路由请求数据包来寻找数据包发送的路径, 而基于地理信息的位置路由, 可以缩减路由请求的泛洪区域, 甚至取消泛洪, 大大降低整个网络的能耗、拥塞, 使得网络的生存时间得以提高、网络的规模得以提升[2]。
1 相关算法研究
在基于地理信息位置路由算法依靠单跳邻居节点和目标节点的位置信息来确定路由, 路由选择比本节点更接近于目标节点的邻居节点作为下一跳节点[3,4,5]。但当网络中存在空洞的时候, 该种贪婪算法有可能失效。对此, 很多文章提出绕过空洞的解决方法, 这些算法大体可以分为三类:局部泛洪机制、消息回退机制和面路由机制。其中以GPSR算法应用最为基础和广泛。
GPSR算法[6]结合了贪婪转发路由和周边路由, 源节点先用贪婪转发策略发送数据包, 当数据包到达局部最小节点时, 算法进入周边模式, 即节点采用右手法则选择下一跳节点。在周边模式中如果一个节点到目标节点的距离小于局部最小节点到目标节点的距离, 则在此算法由周边模式恢复到贪婪算法模式中, 依次重复直到到达目标节点。
虽然当源节点和目标节点存在连接的时候, GPSR算法总能保证数据包的发送, 但GPSR算法存在三角路由问题和盲目路由问题。对此GLR算法[7]将算法由周边模式恢复到贪婪转发模式的节点称为信标节点 (landmark) , 源节点在知道到达目标节点的信标节点位置信息后, 可以直接将数据发送到目标节点而不经过局部最小节点, 从而优化三角路由问题。同时信标节点的发现过程采用前向发现与后向发现相结合的方式, 避免盲目路由问题时数据包绕整个网络转发的情况。
相对于GLR一个目标节点对应一个信标缓存的情况, ITGR算法[8]提出目标阴影区域的概念。通过一次信标发现过程, 发现到目标节点路径上的信标节点和局部最小节点后;通过源节点、局部最小节点、信标节点的平面直线方程不等式组划定目标节点阴影区域的范围, 一个信标节点对应目标阴影区域范围内的所有节点。ITGR算法大大降低信标缓存的大小, 并且减少信标发现过程, 降低了控制开销。
2 基于信标的地理信息位置路由协议的改进
本文在ITGR算法基础上提出信标后退算法, 试图扩大目标节点的阴影区域, 让一次信标发现过程发现更大的目标节点阴影区域, 让更多的节点使用信标节点作为间接目标节点转发数据, 并减少算法进入周边模式的次数, 缩短路由路径。
下面我们通过举例来说明如何扩大目标节点阴影区域范围。在图1中, S为源节点, D为目标节点, 阴影区域为VOID区域 (由于阴影区域中存在障碍物等原因, 网络无法通过此区域通信) , P为局部最小节点, B1为ITGR算法的信标节点, 实线为源节点S按照ITGR算法发送数据包到目标节点D的路径, 虚线为更新信标节点后的路径。
ITGR和GLR算法中定义信标节点为路由算法由周边模式恢复到贪婪转发模式的节点。假设用DISTANCE (X, Y) 来代表X与Y点之间的距离, B代表信标节点, 则信标节点B满足公式 (1) 。由图1可以发现, 不仅仅在信标节点B满足公式 (1) , 按照数据包所走的路径往后推, E、C、N、B2点都满足公式 (1) , 直到到达M点, M点并不满足公式 (1) 。所以在B2同时满足公式 (2) 与公式 (3)
因此我们可以在ITGR发现信标节点的路径上逆向寻找第一个DISTANCE (X, Y) 的峰值, 并将其称为新信标节点。当知道更新过信标节点后, 下次S点再发送数据包到D时, 直接将数据包发送给B2, 然后由B2转发给D点。从图1中可见, 未更新信标节点前, 数据包发送路径为实线代表的路径, 共16跳;更新过信标节点后, 数据包发送的路径为虚线所代表的路径, 共12跳。可见更新过信标节点后, 可以节省路由跳数。采用ITGR算法, S点第二次向D点发送数据时, 先将数据发送给间接目标节点B1点, 但在使用贪婪算法向B1点发送数据的时候, 到达Z点遇到空洞问题, 此时Z点使用周边模式向B1转发数据包。而如果采用了更新信标算法, S点第二次向D点发送数据的时候直接将数据包发送给B2, 此时, 路由路径不需要进入周边算法模式, 从S到B2和B2到D点都可以直接使用贪婪算法转发。
假设X为射线SB2上的一点, Y为射线SB1上的一点, Z为射线SP上的一点。则ITGR算法中目标节点阴影区域为YB2PZ, 如图2中的斜线区域;更新信标节点后, 目标节点阴影区域为XB2PZ, 如图中的网状区域。由图2可见区域XB2PZ比区域YB2PZ更大, 说明采用新信标节点可以扩大目标节点阴影区域范围。
改进后的路由算法描述如下:源节点向目标节点发送数据时, 按照ITGR算法将数据包转发到B1点, 在B1点按照ITGR算法数据发送模式由周边算法模式恢复到贪婪算法模式中。我们在此加入LBD (landmark backward discovery) 算法, 即信标节点后向推移算法。根据ITGR算法, 路由模式mode在B1点将变为GREEDY, 此时节点将采用LBD算法转发数据, 算法伪代码如表1所示。LBD首先判断信标节点的上一跳节点是否比信标节点到目标节点的距离更远。如果不是, 则直接继续按ITGR原来算法运行;如果是, 则更改数据包模式并将数据包发送给上一跳节点, 然后按照左手法则依次向回查找距离目标节点, 直到查找到新的信标节点或者回传数据包到局部最小节点。
3 仿真结果
本文使用离散仿真器OMNeT++4.0对ITGR算法和更新信标后的ITGR+LBD算法进行仿真对比。整个实验网络为1500m×2000m, 网络内随机分布200到400个节点, 每次仿真增加50个节点, 节点保持静止状态, 网络中间存在一个900m×200m的空洞, 空洞上方的一个源节点向空洞下方的10个目标节点各发送10次数据。
仿真主要测量平均路由跳数和路由路径平均长度, 仿真结果如图3和图4所示。由图3可见更新信标节点后, 平均路由跳数最少减少9.46%, 最多减少21.92%, 平均减少15.18%。由图4可见, 更新信标节点后, 路由路径平均长度最少减少6.46%, 路由路径平均长度最多减少15.72%, 平均减少11.03%。采用ITGR算法第二次向目标节点发送数据的时候首先使用贪婪算法转发到信标节点。但当网络中存在窄带型空洞的时候, 使用贪婪算法向信标节点转发数据有可能重新遇见空洞, 造成迂回路径。而采用新的信标节点后, 由于新的信标节点一般位于窄带型空洞的两端, 所以有效地减少了向信标节点发送数据的时候重新遇见空洞的问题, 缩短了路由路径长度。另外当后移了信标节点后扩大了目标节点阴影区域, 使得更多的目标节点可以使用已发现的信标节点, 避免了二次重复信标发现。仿真实验结果证明了采用新的信标节点后, 可以降低路由路径的平均跳数和路由路径的长度。
4 结论
本文提出一种ITGR的改进算法, 通过逆着到目标节点的路由路径方向选择新的中信标节点, 可以扩大ITGR算法中目标节点阴影区域范围, 减少算法进入周边模式的次数, 改进的算法既能有效地绕过空洞, 又能有效地缩短绕空洞时路由路径的迂回长度。仿真实验表明, 当网络中存在窄带型空洞时, 更新信标节点可以有效降低ITGR算法的路由跳数并缩短路由路径的长度。
参考文献
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地理信息路由 篇5
阅读提示：静态路由是指由网络管理员手工配置的路由信息，动态路由是指路由器能够自动地建立自己的路由表，并且能够根据实际实际情况的变化适时地进行调整，
静态路由
静态路由是指由网络管理员手工配置的路由信息，
当网络的拓扑结构或链路的状态发生变化时，网络管理员需要手工去修改路由表中相关的静态路由信息。静态路由信息在缺省情况下是私有的，不会传递给其他的路由器。当然，网管员也可以通过对路由器进行设置使之成为共享的。静态路由一般适用于比较简单的网络环境，在这样的环境中，网络管理员易于清楚地了解网络的拓扑结构，便于设置正确的路由信息。
动态路由
动态路由是指路由器能够自动地建立自己的路由表，并且能够根据实际实际情况的变化适时地进行调整。
多路径路由研究 篇6
[关键词] 单路径路由 多路径路由 分裂多路径路由 Ad Hoc按需多路径距离矢量协议
移动自组网(Mobile Ad Hoc Network,MANET)是多个具有路由功能的移动终端(节点)组成的无线多跳网络,数据的传输需要多个节点的协作才能完成,所以路由协议是MANET中至关重要的一部分。
一、传统单路径路由协议
(一)单路径路由协议概述
根据路由建立的方式不同,MANET路由协议可以分为主动式路由协议、按需路由协议和混合路由协议。
主动式路由协议又称为表驱动路由协议,网络中的每个节点都周期性地进行路由分组广播,以维护一张包含到达其他所有节点的路由信息的路由表,并根据网络拓扑的变化随时更新路由表,以实时准确地反映网络的拓扑结构。主动式路由的优势在于目的节点的路由信息存在时,数据分组传输过程就可以立即开始,延时很小;劣势在于需要大量的路由控制报文,协议开销较大。常用的表驱动路由协议如下:DSDV、FSR、OLSR、TBRPF、LANMAR等。
按需路由协议中,节点不需要维护及时准确的路由信息,当有数据分组传输需求时才查找路由信息。按需路由协议主要分为“路由查找”和“路由维护”两个过程。与表驱动路由协议相比,按需路由协议的开销小,更适合Ad Hoc无线网络。但是数据报文传送时延较大,不适合于实时性的应用。常用的按需路由协议如下:AODV、DSR、TORA、ABR、MSR等。
混合型路由协议是对主动式路由协议和按需路由协议的综合。这种路由协议在小范围局部区域内采用主动式路由协议,而在区域外节点的路由查找则采用按需路由协议。这样就避免了主动式路由协议中控制开销过大问题和按需路由协议中的长时延问题,常见的层次路由协议包括:ZRP、CEDAR、SRL等。
(二)单路径路由协议的不足
首先,因为有线网络具有相对较高的带宽和拓扑变化不频繁的特性;而无线网络结点移动性高,带宽资源有限,而且连接中断率高,导致网络分裂机会高。所以,传统的有线网络路由算法开销太大,收敛速度慢,不适合MANET。因此由传统的有线网络路由协议改进而来的MANET路由协议,比如由经典的Bellman-Ford路由协议改进得到的DSDV路由协议,就存在这种问题。
其次,现在最流行的按需路由协议中,需要通过洪泛技术来进行路由的查找,而当节点移动导致原来路由失效后,路由的维护也需要洪泛。洪泛需要占用一定数量的网络带宽,而网络带宽在MANET中是非常宝贵的资源,尤其是有中等数量甚至大量的路由需要维护时,频繁的全网洪泛使得按需路由协议的路由控制开销仍然是非常可观的,以至接近最短路径的开销。
再次,单路径路由协议算法简单,易于管理和配置。但是,这些MANET路由协议没有考虑公平性,它们倾向于把重的负载分布到源-目的对的最短路径的主机上;同时,它们在路由发现阶段只获取一条路径,无法很好地获取整个网络的拓扑信息,从而无法有效地利用网络的有效信息,进而导致路由开销增加;而且,数据发送一般只利用一条路径,无法并行或并发地发送数据,导致网络传输率较低,延迟增加,网络负载不平衡,甚至造成网络拥塞,无法很好地支持QoS。
二、多路径路由
(一)多路径路由的基本概念
多路径路由思想并不是一种新的路由思想。多路径路由由于提供了一种简单的机制来分配通信量、平衡网络负载,以及提供容错能力,所以一直在电路交换网络和分组交换网络中受到人们的青睐。
多路径路由特点:(1)可以为不同的服务质量要求提供不同的路径。(2)多路可以为同一种类型的服务提供多条路径,经聚集可实现更高的服务质量。(3)由于主机对路径有自主的使用权,它可以通过探测各路径的状况(比如丢包率)猜测网络的拥塞程度,据此调整对各路径的使用,从而在得到优质服务的同时也提高了网络的利用率。因此,多路的正确使用还可以提高网络的利用率。
(二)多路径路由的分类
根据不相交性,多路径路由可以分为3种:节点不相交(Node-Disjoint)多路径、链路不相交(Link-Disjoint)多路径和相交多路径。节点不相交多路径,也称为完全不相关多路径,就是各条路径中除源节点和目的节点之外没有其他任何共用节点。链路不相交多路径是指各条路径间没有任何共用的链路,但有可能有共用的节点。相交多路径是指各条路径间既有共用的节点,又有共用的链路。表1是3种路径间的比较。
相交路由同不相交路由相比,它所占用的资源要少,因为它既有共享的链路又有共享的节点,因此资源是共享的。并且同等的网络分布密度下,相交路由的搜索要容易的多,因为不相交路由的搜索其约束性要强的多。但是正是因为相交路由有共享的节点或者链路,其容错能力就差很多。在上述3种路由类型中,节点不相交路由的容错能力最强,链路不相交路由的容错能力次之,相交路由的容错能力最差。在链路不相交多路径路由中,如果共享的节点由于移动等原因发生中断的话,那么该节点所连接的所有路径便都失败了,而节点不相交路由由于链路的独立性,则不会产生连锁反应。
Ad Hoc网络的无线多播特性(wireless multicast advantage,WMA),是指当一个节点发送报文时,在它的功率覆盖范围内的节点都能收到此报文,而在覆盖范围外的节点感知不到此通信的存在。WMA特性虽然能够以较低的能量获得新的路径,但是由于其覆盖范围内的节点都能收到此报文,带来的冲突问题比有线网络严重的多。
一般在网络分布密度相对较大的情况下,采用节点不相交多路径路由;但在在节点密度相对稀疏的网络环境中,会采用链路不相交多路径路由。一般的话,相交多路径路由是不宜采用的。
(三)多路径路由的优势
由于MANET中各个节点都具有路由功能,因而从任何一个源节点到目的节点的路径通常会有多条。同时MANET中节点具有随机移动性,整个网络的拓扑结构经常变化。如果能为各个节点对都建立一条或多条替换路径,就可以路由的可靠性和容错性。如果能够同时使用多条相互独立的路径,那么源节点一目的节点对之间的实际带宽在网络轻载时就等于各条路径的带宽和。
多路径路由可以将原本集中在一条路径上的负载分配到了几条不同的路径上,平衡网络负载,这样就能够充分利用网络资源,从而改善了通讯性能,避免了网络震荡。同时也减少了路径上中间节点的能量消耗,从而降低了由于能量消耗殆尽导致的网络分割或拓扑变化发生的概率。
三、多路径路由研究现状与协议分析
多路径路由是指为任意一对节点同时提供多条可用的路径,并允许节点主机或应用程序选择如何使用这些路径。多路径路由算法为节点间提供多条路径,并确保发往其中一条路径的数据经由该路径到达目的地。多路径路由网络是其中的路由器执行多路径路由算法的网络。按需多路径拥有较长的路径存活时间和更可靠路由信息,而且拥有良好的性能,并能减少部分拥塞。因此近年来多路径研究得到广泛关注。
(一)SMR
分裂多路径路由(Split Multipath Routing,SMR)协议建立和使用最大不相交路径的多条路由。多条路由是按需查找的,不必等长度,其中有一条是最短时延路径。数据的传输被分散到各条路由上进行,以高效利用有效的网络资源,避免节点拥塞。使用多条路由有助于使路由恢复进程的调用频次达到最小并使控制开销最少。适用于中速的动态网络;在DSR协议中,中间节点只接受一次从同一个源节点发来的具有相同RREQ ID的RREQ包,这就极大地降低了寻找多路由的可能性。SMR协议主要对DSR的寻路过程中RREQ包的传播接受进行了改进。在SMR协议中,中间节点不是简单的将重复的RREQ(即从同一个源节点发来的具有相同RREQ ID的RREQ包)丢弃,而是通过检查,如果该RREQ包是从不同的前一节点发送过来,而且该RREQ中路径的跳数小于等于先前收到的RREQ包中的路径跳数,则接受这个RREQ,并进行处理,然后转发,反之,则将这个RREQ丢弃。在SMR最后路由选定部分,目的节点首先选择最早收到的RREQ中的路径,然后在接着设定得一段时间内,从收到的多个RREQ中选定一条与最初选择的路径不相关性最大的一条路径。
(二)AOMDV
Ad Hoc按需多路径距离矢量(Ad Hoc On-Demand Multipath Distance Vector,AOMDV)协议计算"多条开环、节点或链路不相交路径",提供有效的容错能力,快速、有效地恢复动态网络中的中断路由。AOMDV协议适合于高速动态Ad Hoc网络,特别是在链路频繁断开和路由失效的情况下有良好的性能。
AOMDV协议的一个显著特点就是尽可能地使用基本的AODV协议中的已有有效路由信息。因此,计算多路径所需要的额外开销非常少。AOMDV协议有下列两个主要组成部分:
(1)路由更新规则,用于建立和维护到达每个节点的多条开环路径。AOMDV协议采用"广告跳数(Advertised Hop Count)"来建立目的节点序列号单调递增特性。节点i对于目的节点d的广告跳数表示从节点i到目的节点d的多条有效路径的"最大"跳数。最大跳数确定以后,同一个目的节点序列号的广告跳数可以保持不变。AOMDV协议只允许认可那些跳数小于最大跳数的候选路由。这个不变性对于保证路由开环是必要的。
(2)分布式协议,用于寻找多条不相交路径。为了找到节点不相交的路径,每个节点不马上拒绝重复的RREQ分组。每个来自源节点方向的不同邻居节点的RREQ分组都代表了一个节点不相交的路径。这是因为节点不能广播重复的RREQ分组,因此任何两个来自源节点方向的不同邻居节点到达某个节点的RREQ分组不可能通过相同的节点。为了得到多个链路不相交的路径,目的节点回复RREQ分组的时候不考虑它们的第一跳。为了保证RREP分组第一跳的链路不相交,目的节点仅仅回复那些通过唯一邻居的RREQ分组。第一跳之后,RREP分组沿着反向路径传输,这些路径是节点不相交和链路不相交的。每个RREP分组的轨迹可能会在某个中间节点交叉,但是每个都有不同的反向路径来到达源节点,这就保证了链路的不相交。
(三)CHAMP
CHAMP(Caching and Multipath Routing)协议的特点是采用协作报文高速缓存(Cooperative Packet Caching)和最短路多径(Shortest Multipath Routing)来实现减少报文丢失率和频繁的路由中断。
路由寻找过程中,源节点采用洪泛的方式发送RREQ包。中间节点除了处理自己收到的RREQ包之外,还记录它侦听到的其它节点所处理的RREQ包,从而形成协作报文高速缓存。目的节点只处理拥有最短路(等于或小于以前收到的路径长度)的RREQ包,发送对应的路由应答RREP包给源节点。源节点也只处理拥有最短路(等于或小于以前收到的路径长度)的路由应答包中的路径,如果路径长度小于原有路径,就将原有路径更新成新路径;如果等于,则直接存储新路径。当源节点发送包时,采用包级轮询的方法来使用路由缓存的路径,这套机制叫做最短路多路径。由于最短路多路径机制所产生的多条路径都是相同跳数的,所以,使用CHAMP协议的多条路径轮询发包时,目的节点接收到的包的乱序问题会得到改善。
四、结束语
节点的随机移动性引起的网络拓扑结构的动态变化,以及MANET的分布式控制机制使得路由的计算与维护成为MANET中的一个较为困难的问题。相对于单路径路由而言,多路径路由在容错、路由可靠性、QoS路由等方面有很多优势,逐渐成为了近年来的一个研究热点。本文分析了多路径路由的基本概念及其分类,并对有关多径路由协议进行了评述。但是,多路径路由技术尚未成熟,在实际应用时还存在很多问题,有待于更加深入的研究:例如,多路径导致的报文乱序和分组重装的问题、大规模MANET网络的多路径路由协议的设计与实现问题等。
参考文献:
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路由器交换过程中信息安全分析 篇7
路由器会在内部网络与外部网络之间进行信息的传播, 所以在选择路由器的时候要注意路由器的安全性、路由器的控制软件、路由器的网络扩展能力、网管系统和带电插拔的能力等等。由于路由器的关键作用, 所以在路由器的选择过程中, 可靠性与线路的安全就显得很重要, 对路由器来说, 可靠性主要体现在接口的故障和网络的流量增大这两种情况, 因此, 备份对于路由器来说就是极为重要的。其次, 对路由器要进行身份认证, 路由器的身份认证主要包括三方面, 即访问路由器的身份认证、端路由器的身份认证和路由信息身份的认证。另外要对路由器实行访问控制。在使用路由器的时候要注意信息的隐藏, 只有内部的网络可以连接, 外部用户不能访问内部的资源。要对数据进行加密, 通过路由器发送的信息要进行特殊的加密, 避免因为数据的窃听而造成信息被泄露, 这样可以保证数据的完整性以及内容的真实性。还有作为路由器, 一定要提供检查和防范, 这样可以防止一部分的攻击。
2 路由器安全保护方法
首先路由器的控制软件是路由器发挥功能的一个最关键的部位。它包括从软件的安装、参数的自动设置, 到软件版本的升级等等方面。目前大多数的中小企业没有专业的路由器工程师, 网络的管理员也没有时间去保证路由器的安全问题。以下是几个保证路由器安全的方法。
2.1 更新路由器操作系统
其实路由器就像网络操作的系统一样, 所以路由器的操作系统也是需要更新的, 通过更新操作系统纠正编程的错误、软件存在的瑕疵和缓存当中出现的问题。所以要定期地及时更新操作系统的版本。
2.2 修改默认的口令
因为是一些默认的口令, 所以, 大多数的安全问题由此产生, 在使用路由器的过程中, 我们不要使用普通的或者是默认的口令, 否则就会降低路由器的安全指数。
2.3 封锁ICMP的请求
ping和其它的ICMP功能对于网络管理员和黑客来说都是非常有用的工具。因为黑客能够利用路由器上所启用的ICMP的功能, 通过此来找出攻击所在网络的信息。所以, 要注意封锁他, 否则会使得路由器不安全。
2.4 禁用来自互联网的telnet命令
在很多的情况下, 你不需要接受来自互联网接口的telnet会话。因为有些信息是不安全的, 如果有必要的话, 可以从内部访问你的路由器设置, 这样会更安全。所以, 这也是我们必须注意的问题。
3 安全路由器的重要作用
安全的路由器设置, 可以为企业带来更多的保障, 比如一些企业, 开始调整企业管理的措施, 大部分企业将目光锁定在引入IT式的管理这个方面。特别是对于一些连锁企业, 他们希望通过本地网络的远程化。所以, 路由器的选择就十分重要, 在选择路由器的时候, 我们要选择高性能的安全路由器。从而可以实现双WAN的汇聚并增加带宽、自动的线路备份同时保证线路的稳定性。此外, 我们要选的路由器还需要可以抵御来自内网与外网的诸多病毒的攻击, 防止财务系统或者是企业机密等的意外泄露, 避免造成企业和公司的不必要损失。目前来看, 路由器受到的威胁以ARP的攻击居多, 所以经常造成局域网内的主机断网, 使得企业深受其害。所以, 在选择的时候要选择可以自动检视封包的机制, 做好防止ARP攻击的第一道防线, 可以有效地防止ARP的侵犯。选择合适安全的路由器, 有稳定的网络线路可以为企业的管理提供良好的平台, 使得企业总能以最佳的状态服务于顾客, 从而以先进的网络信息技术带动企业发展。安全的路由器对于提升企业信息化的管理和质量, 促进企业效率效益的提升有着非常重要的作用。虽然在短时间内, 完全用安全的路由器取代防火墙还不太可靠, 但是随着安全路由器的不断发展, 功能的不断强大, 就可以将各种安全技术有机地融为一体。
4 结语
据相关资料调查, 每年很多的中小企业因为病毒、黑客、系统崩溃等的路由器安全问题, 从而遭受了严重的经济损失。因此, 对于大部分的中小企业来说, 构建一个非常安全、稳定的网络不仅仅关系到企业信息化的发展, 同时也对国家经济的安全、技术的进步、产业的进一步升级有着重大的意义。
参考文献
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路由器交换过程中信息安全分析 篇8
路由器是实现局域网络连接互联网络的设备, 路由器安全设置是保证企业及个人信息安全重要环节。路由器如同互联网与局域网用户之间连接的中转站, 其负责各种数据包的转发和信息的交互, 这使路由器成为不法分子和黑客截获信息的首选渠道, 当路由器受到攻击, 局域网用户的计算机会增加CPU的负载, 网络信息流量被串改, 文件、信息、密码被窃取, 网络陷入瘫痪。通常高性能的安全路由器自身具有安全防护设置, 但是仅靠路由器自身安全性能防范难以高效的对局域网用户进行安全保护, 尤其对于财务、数据中心等涉及机密信息的安全要求较高区域, 需要构建路由器交换过程中信息安全策略, 设置多道安全设施, 保护信息安全传输。
2 路由器安全优化
路由器设备自身设置安全是网络应用安全的首要内容之一, 对路由器进行合理规划、安全配置和安全优化, 采取安全保护措施提高路由器自身抗攻击能力。
2.1 物理安全优化
路由器物理安全主要是对控制端的端口进行安全优化, 通常路由器控制端口设置了访问权限, 但是如果控制端口访问权限被窃取, 则非法用户可以直接连接到该路由器所连接的任何电脑, 实现对路由器及局域网计算机的控制。进行路由器物理安全优化除了选择高性能路由器外, 还有进行如下安全设置。
设置进入特权模式口令enable secret命令, 该命令采用MD5加密, 提示符非明文显示, 设置方式:Router (config) # enable secret My$Password;设置路由器加密口令 :Router (config) # service password-encryption; 关闭路由器 诊断信息no service tcp-small-servers, no serviceudp-small-servers; 阻止查看用户列表no service finger;阻止接收带源路由标记的数据包no ipsource-route;关闭路由器广 播包的转 发no ip directed-broadcast; 管理HTTP服务 , 使用访问列表命令ip http access-class, 过滤IP地址 , 并使用ip http authentication命令设置权限 ;在路由器端 口配置ip access-group list in number抵御spoofing类攻击 ; 使用reverse path forwarding反相路径转发命令ip verify unicast rpf, 校验数据流路径来源的合法性;增加路由器间协议交换认证功能,
2.2 路由器多级管理及登录管理
路由器多级管理可以增加路由器使用的安全性, 根据不同的用户设置不同的权限, 根据用户级别区分用户管理权限。通常针对路由器的Do S字典攻击会获取路由器的访问权限, 破坏网络, 使网络瘫痪。路由器中Telnet、SSH、HTTP端口的字典式拒绝服务是Do S攻击的主要对象, 尽管这些端口并不是全部打开, 但是至少会被打开一个用于路由器管理, 因此路由器设置用户登录功能, 对连续登录失败、创先新登录尝试等发出警告, 并记录登录信息来源。
2.3 SSH 安全远程管理
采用SSH控制路由器管理应用程序能够较好的防范黑客监听网络, SSH安全远程管理是将使用数字证书认证客户端与服务器之间的连接, 通过加密保护口令、加密密钥、数字签名等进行保护。SSH加密算法包括Blowfish、DES和3DES, 通过SSH数字认证可以防止欺骗、伪装入侵和攻击以及对数据包的监听。
3 交换机安全
交换机是一台为转发数据包而优化的计算机, 不法分子和黑客通过Do S攻击、蠕虫和病毒植入等方式入侵该计算机, 对路由器的维护权、协议、ARP、路由协议等进行篡改, 进而控制用户网络。加强交换机的抗攻击性能可以通过几种安全技术实现。
3.1 虚拟局域网络 VLAN
虚拟局域网是采用管理软件实现的跨不同网段、不同网端的逻辑网络。虚拟局域网络建立如图1所示。
虚拟局域网络需要VLAN技术支持, 并由多个路由器实现虚 拟网络。 虚拟局域 网增加了 网络的端 口和MAC地址, 提高了黑客控制网络的难度。
3.2 安全端口
网络攻击方式主要包括利用黑客工具对网络进行扫描和嗅探, 进而获取网络的管理账号和密码, 通过植入木马、病毒、蠕虫等破坏计算机网络系统和窃取文件和数据。 利用黑客 工具对网 络进行扫 描和嗅探 是对MAC/CAM进行攻击 , 其利用黑客工具产生具有欺骗性的MAC, 并快速填满CAM表, 这是交换机会以广播的方式处理报文, 而这时正是获取网络信息的最好时机, CAM表被填满, TRUNK接口上的流量会发给所有接口和邻接的交换机, 在整个过程中由于交换机的负载增加, 网络运行缓慢就会造成数据包的丢失, 网络信息就会被窃取。
可以采用Port Security Feature防范黑客 对MAC/CAM的攻击, 通过Port Security可以控制端口上最大可以通过的MAC地址数量, 并规定MAC地址范围, 对超过规定数量和范围的MAC进行违背处理, 违背处理通常是进行丢弃非法流量Protect, 丢弃非法流量并报警Restrict和关机Shutdown。
3.3 网络访问控制与 802.1x 认证
802.1x协议是IEEE解决无线局域网络接入控制的标准, 其根据用户账号或者是设备对网络接入端口进行甄别。802.1x认证实现包括三部分, 请求系统部分、认证系统部分和认证服务器系统部分。请求部分是试图连接到网络端口的终端设备, 认证和授权通过鉴权服务器后端通信实现, IEEE 802.1x所提供的是用户身份自动识别、进行集中鉴权、密钥管理和LAN连接配置。
3.4 DHCP 侦听
DHCP侦听是采用DHCP Server可以自动 为用户设置网络IP地址、掩码、网关、DNS、WIHS等网络参数, 解决用户设置网络难问题, 同时也提高网络管理效率。DHCP侦听常被黑客利用 , 黑客通过DHCP Server冒充和DHCP Server的Dos攻击, 获取网络管理权限。
针对DHCP安全性问题, 通过建立和维护DHCPsnooping绑定表过 滤不信任 的DHCP信息 , DHCPsnooping绑定表包含来自不信任区域的MAC地址、IP地址、VLAN-ID接口等。
3.5 动态 ARP 检测
ARP协议的设计中为了减少ARP数据通信 , 提高网络速度, 当一个主机收到非自己请求所得到ARP应答会将其插入自己的ARP缓存表中 , 由此就会出 现ARP欺骗用户的问题, 黑客通过分别给同一网络中的两台主机发送ARP应答包, 当两台主机如果误认为是彼此对方的MAC地址, 他们的通信连接会被黑客获取。因此, 用户在选择通信网络时, 对于未知出现的ARP应答包, 应认真甄别, 防止误入黑客陷阱。
4 结束语
信息安全是当今网络应用的首要话题, 路由器是网络连接的必要环节之一, 对于路由器信息交换过程中的信息安全, 首先要从路由器硬件选择和设置入手, 通过物理手段加强路由器抗攻击能力, 其次针对网络中存在的漏洞, 优化路由器设置, 提升网络安全性。
参考文献
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地理信息路由 篇9
无线多媒体传感器网络WMSN(wireless multimedia sensor network)是在传统无线传感器网络的基础上引入了音频、视频、图像等多媒体信息的感知功能,布设在无人值守的环境中自主完成指定任务的一种能耗明暗的无基础设施网。它通过节点上多媒体传感器采集周边环境的多种媒体信息(音频、视频、图像等),通过多跳方式将数据汇集到汇聚节点,实现全面、有效地环境监测[1]。它将人类的事业扩展到任意的物理空间,能实现细粒度、精准信息的环境监测,在战场监控、环境监测、安全监控、交通监控、智能家具、医疗卫生等领域具有非常广阔的应用前景和很高的应用价值[2,3,4,5]。
无线多媒体传感器网络通常由多媒体传感器节点(multimedia sensor node)、汇聚节点(sink node)组成。在无线多媒体传感器网络中,传输的数据主要是音频和视频数据。视频数据的信息量非常巨大,在无线链路上持续传输视频数据需要消耗大量的能量。由于多媒体传感器应用的环境条件复杂且大多不允许对“失效”节点进行电池更换,其能耗明显大于传统传感器网络。因此,如何节约各节点有限的电池能量并尽力延长整体网络的生存时间成为多媒体传感器网络的重要性能指标。传统的应用于无线传感器网络的基于地理位置信息的路由协议有LAR(Location-Adided Routing)路由协议[6]、GAF(Geographical Adaptive Fidelity)路由协议[7]、GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing)路由协议[8]、能量位置意识路由GEAR(Geographic and Energy Aware Routing)[9]等。LAR和GAF协议存在局部最小化问题[10]。GPSR协议和GEAR协议虽然能够解决局部最小化问题,但是却导致了传感器节点能量过多的消耗,同时在路由空洞的边界节点造成数据拥塞。
为了解决局部最小化问题和路由空洞问题,本文提出一种基于地理信息的多媒体传感器网络路由协议。该协议与传统的基于地理信息的无线传感器网络路由协议相比,具有以下两个特点:
1) 该协议不需要节点计算和保存网络拓扑平面结构;
2) 该协议不存在局部最小化问题。
该算法的目的就是最大限度地减少路由建立和路由更新的能量消耗。该协议消除局部最小化问题,同时不会产生路由空洞,也就不会造成路由空洞边界节点处的数据拥塞。本文提出的协议分为两个部分:第一部分是节点通信覆盖半径调整,这个部分主要是节省节点的能量消耗;第二部分是路由建立,这个部分的目的是为了保证数据能够传送到sink节点,建立基于地理信息的路由,得到最优化路径,即传输过程中所经过的节点数达到最小。
2系统模型
本文考虑的基于地理信息的多媒体传感器网络能够用图G(V,E)来表示,其中表示节点的有限集V={v1,v2,…,vn},表示数据连接的有限集E={e1,e2,…,en}。
1) 每个节点和sink的地理位置信息都是确定的,同时可以用GPS获得地理位置信息;
2) 每个节点都具有可调通信覆盖半径和M个一跳邻居节点;
3) 每个节点都知道自己与一跳邻居节点的地理位置信息;
4) 假设只有源节点知道sink节点的位置,仅当转发节点收到从源节点传送过来的数据包时才能知道sink节点的位置。
3节点通信覆盖半径优化
3.1问题描述
当一个节点加入网络时,这个节点用最大传输能量和最大传输半径来传输数据。在这种情况下,最大传输半径通常比该节点与最远节点的距离大,这就造成了不必要的能量浪费。如图1所示,节点u初始传输半径为Rmax,那么Rmax为节点u的最大传输半径,R为节点u与其最远节点之间的距离,因此,R’就是不必要的覆盖距离。
3.2节点通信覆盖半径优化
每个节点向其一跳邻居节点发送HELLO消息,这个HELLO消息包含该节点的IP与地理位置信息。然后每个节点记录下一跳邻居节点的地理位置信息,同时计算该节点与其一跳邻居节点中距离最大节点的距离Rmax,并且把Rmax作为该节点的通信覆盖半径。如图2所示。
4路由建立
利用改进的贪婪算法建立路径。
本文提出的算法的输入为:1)当前转发节点的位置;2)sink的位置;3)下一跳邻居节点的位置。
本文提出的算法的输出为:1)下一跳节点的位置;2)成功转发的确认消息;3)转发失败的确认消息。
在本文提出的协议中,节点不需要保存整个网络的平面拓扑结构,这就大大简化了路由建立过程。该协议的路由建立过程包含以下几个步骤:
1) 源节点首先选择其通信覆盖半径内的与sink距离最近的一跳节点u’,若该节点就是sink,则路由过程结束,源节点直接将数据包发送至sink。
2) 如果u’不是sink节点,那么源节点选择其通信覆盖半径内节点中与sink距离最近的节点传输数据。
3) u’同样选择其通信半径覆盖范围内与sink距离最近的节点传输数据。
4) 重复2)和3)步,直到数据传送至sink为止。
以上路由建立过程与传统的利用贪婪算法建立过程有一个根本性的区别,这个区别就是每个节点选择下一跳传输节点时,不是选择与该节点距离最近的节点,而是选择其通信覆盖半径内与sink距离最近的节点。该路由建立过程是基于每个邻居节点与sink节点距离的比较。因此,本文提出的算法不存在局部最小化问题。
5路由变更
当经过一段时间后,传感器网络中节点的能量会降低,当节点的能量下降到其通信覆盖半径范围内只有一个节点时,此时的节点无法选择与sink距离最近的节点通信,而是选择其通信半径范围内的唯一节点传输数据。如图3所示。
6仿真实验
首先用C语言编制程序进行仿真实验。在100m2的正方形区域中随机部署1000个节点,选择IEEE802.11作为MAC协议。除sink节点外,其他传感器节点都由电池供电,每个节点的初始能量为10J。假设所有节点都是固定不移动的。
本文从两个方面与GPSR协议对比分析。一是网络整体能量消耗随时间变化情况,二是生存节点数。
从图4可以看出,GPSR协议并不适用于多媒体传感器网络,这是因为GPSR协议在传输数据时,选择的下一跳节点是与源节点地理位置最近的节点,从而产生了局部最小化问题,造成传感器节点能量消耗过快,导致大量节点“死亡”。本文提出的协议由于节点的通信覆盖半径最小化,减少了节点能量消耗,延长了节点的生存时间。
从图5可以看出,由于GPSR协议不可避免地产生路由空洞问题,不仅造成网络整体能量消耗过快,而且造成路由空洞边界节点能量迅速消耗。使得多媒体传感器网络整体能量消耗过快,失去收集数据的功能。本文提出的协议可以延长网络生存时间,这是因为,每个节点传输数据时,都是选择与sink最近的一跳邻居节点,而不是选择与该节点距离最近的一跳邻居节点,这就有效地避免了局部最小化问题,不会产生路由空洞,有效延长了网络生存时间。
7结论
本文提出了一种基于地理信息多媒体传感器网络路由协议,该协议首先调整多媒体传感器节点的通信覆盖半径,然后通过基于地理信息的路由协议建立路由路径。传统无线传感器网络中基于地理信息路由协议存在局部最小化问题,本文利用改进的贪婪推进算法传递数据,因此不存在局部最小化问题。在本文提出的算法中,节点只与一跳邻居节点通信,因此不需要节点计算和保存网络拓扑平面结构,大大减少了节点的能量消耗。仿真实验证明本文提出的算法可以有效节省多媒体传感器网络节点的能耗,延长了网络寿命。
参考文献
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地理信息路由 篇10
在国内外研究人员的积极努力下, 针对无线传感器网络节点能量有限的问题, 提出了许多能量高效的路由协议, 其中地理路由协议由于简单和良好的扩展性备受关注[1]。地理路由协议, 以地理信息为基础来有效地进行路由选择, 在路由建立的过程中, 某一节点不需要知道整个网络中的所有节点的地理位置信息, 只知道其邻居节点以及目标节点的地理位置信息的;通过计算其诸多邻居节点和目标节点的距离来选择下一跳节点;这样就将路由选择的范围只限定在邻居节点范围, 从而大大降低了网络流量, 节约电池电量[2]。其中, 典型的地理位置路由协议为无状态的贪婪周边路由协议GPSR[3]。本文将结合无线网络能耗模型和邻居节点数量, 基于GPSR路由协议提出了一种自适应的三维地理路由机制。
一、能耗模型
为了研究无线传感器网络, Heinzelman提出First Order射频模型[6]。发射机和接收机工作时的电路损耗为Eelec=50n J/b it, 发射机发射放大器损耗为着amp=100p J/b it/m2。对于发射机来说, 发送k bit信息, 传输距离为d, 消耗能量为:Es (k, d) =Eelec (k) +Eamp (k, d) , 则有:Es (k, d) =Eelec*k+着amp*k*d2;对于接收机, 接收kbit信息, 消耗能量为:ER (k, d) =Eelec (k) =Eelec*k。对于传感器节点来说, 发送和接收的能耗都和数据包的大小有关, 降低数据包发送的频率, 减小数据包的长度可以有效的降低单个节点的能耗。
二、基于邻居数量的自适应三维地理路由策略
2.1能耗分析与平衡机制
因为无线传感器网络是以数据为中心的, 传感信息的采集有着规律性, 这里可以假设节点数据采集的时间间隔为Ts, 节点更新状态信息的时间间隔为TM。
另外, 由于无线节点存储空间有限, 因此进一步考虑能量平衡机制是必要的[7]。设无线节点仅能保存窗口时间Twin时间段内的数据量记录, 用指数加权移动平均法来衡量一个节点的数据量:P (i) = (1-琢) P (i) +琢Pwin (i) , 式中Pwin (i) 表示Twin时间内数据量多少, 琢为权重因子, 反映了节点数据量的实时变化程度。P (i) 表示节点i在网络中对于数据包传输的重要性, P (i) 越大, 就需要为节点i预留更多的能量, 以防止节点失效造成数据包传输的能耗增加。用下面的公式来表述节点i的能耗平衡情况:W (i) =E (i) /P (i) , 选择W (i) 最大的节点u作为下一跳转发节点。
2.2基于邻居数量的自适应地理路由策略
(a) 邻居节点数目与自适应转发选择机制
当网络中的一些节点以为电量耗完或其他原因失效, 节点密度变得稀疏, 就开始采用基于区域的转发策略。每个节点都维护着一个邻居节点集合N (i) , 每当收到邻居节点的Hello信息, 节点都会自动的更新这张表, 与此同时更新邻居度:
(b) 基于邻居数量的自适应地理路由算法
当无线传感网络启动, 各节点的位置信息初始化并且稳定后。开始进行数据包的接发工作。下面给出基于邻居数量的自适应地理路由策略, 源节点S发送信息给目标节点D, 如图1所示, 并以此为顶点建立一个次极小椭球, 并绕SD旋转成为次极小椭球。算法的具体执行如下:
Step1:初始化, i=S, N (i) 。
Step2:i查看自己的邻居节点, 如果D是自己的邻居节点, 直接发送给D。
三、结论
本文针对传感器节点能量的有限性, 综合考虑了能量与通信量平衡的策略, 并结合邻居节点数量和次极小椭球机制, 提出了一种基于邻居数量的自适应三维地理路由选择方法。该方法对于研究更加高效的无线传感器网络节能机制和路由策略, 延长网络生命周期, 具有重要的现实意义。
参考文献
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魔豆路由器 篇11
魔豆路由器的硬件规格很强大，支持最新的802.11AC Wi-Fi协议，同时支持2.4GHz和5GHz两个传输频率发提供最高750Mb/s的传输速率，比传统路由器快2.5倍。魔豆路由器还提供了高达128MB的内存，另加128MB闪存，同时通过USB3.0接口还能驱动2TB移动硬盘，方便用户下载和保存资料。
老奶奶也会用的路由器
前面说了，由于魔豆路由器追求成为一台“连老奶奶也会用”的产品。因此，在它正面还创新性的搭载了一块2.4英寸TFT-LCD电阻式触控屏，分辨率为320×240。魔豆路由配备触控屏的原因就是解决用户配置路由器繁琐的问题，一般配备路由器需要登录到网页后台，而魔豆路由则只需在屏幕上指指点点即可完成。此外，在这个屏上用户可以完成几乎所有的路由设置和监控上网流量功能，比如系统更新和防蹭网等。
笔者饶有兴趣的体验了一把这种新颖的上网方式，发现魔豆路由器还有不少地方值得改进，首先是电阻式触控屏严重影响了用户体验，每次都需要借助一支笔设置账户和密码，以及翻阅屏幕和功能设置，让习惯于用指头触控手机或iPad屏幕的笔者有些不能适应。而且总有那么一丝焦虑感相伴：这么小的笔，万一丢了怎么办？此外，在使用中笔者还发现触控屏最令人方便的地方，其实不是进行上网设置（用一支笔在电阻屏上戳一组数字或字母谈不上什么好体验，特别是用户想设置较复杂的密码时），最方便的功能反而是它的监控功能，想知道哪些设备接入了家里网络或者目前家里的流量使用情况，让“老奶奶”们在屏幕上能看得一清二楚。如果发生异常，就可以在屏幕上有针对性的做一些设置了，甚是方便、有趣。
魔豆路由器在装配方面也处处显得体贴，它给不同的接口配备了不同的色彩：其中黑色的是电源接口，黄色的是两个网线的扩展LAN口，红色的是用来连接主线WLAN接口，即便人在异地，只要在电话里说明了颜色，就算是老人或是小孩也可以轻松装配好魔豆路由器。而灰色的是魔豆扩展口，可以接驳未来多种多样的魔豆路由器扩展设备，比如：摄像头、插头、门锁和灯泡等，看来魔豆路由器野心很大，为智能家居市场留了后手。
地理信息路由 篇12
开关保护阶段式整定计算的一个关键环节是有效搜索出相邻配合支路。一般的方法是采用全网搜索,提取网络元件的拓扑信息。整定计算中的很多计算环节,例如故障计算、保护配合关系分析、灵敏度或分支系数等参数的计算,甚至定值的校验,都必须得到相邻配合支路的数据,因而每次都需要对全网元件进行搜索。所以一次完整的整定计算必将造成对全网设备数据库的多次访问。随着电网区域的扩大,结构越来越复杂,元件也越来越多。每次这样的搜索都会耗费计算机大量时间和资源,造成运算效率降低[1]。
本文针对整定计算软件的效率问题,提出一种基于拓扑信息的电网元件存储的思想,构造路由存储单元,以具体保护为索引,建立本支路(线路、主变等)与相邻支路的计算信息统一存储,在第1次全网拓扑信息时实现电网元件的重新存储,在整定计算中可以直接提取所需信息,避免了整定计算中因对大电网重复搜索所带来的效率低下等问题。
1 路由信息存储单元思想的分析
1.1 概念的提出
在保护的整定计算中发现,通常是以本线路和相邻配合支路(支路是拓扑概念,指的是与保护配合的相邻线路保护、变压器保护等,下同)为一个计算单元,环网、辐射线路、T接线等各种接线运行方式以及分支系数等参数计算都可以依赖于此单元来表示。
全网第1次拓扑分析,一般的做法是把开关、线路、变压器等值变换成支路,把母线等值变换成节点,分别存储在开关类、线路类、变压器类,以及母线类数组中,各元件之间的关联与否是依靠元件节点的相对距离来判断的。这种元件之间的弱耦合关系对于绘图、网络拓扑分析以及故障计算具有处理灵活的优点,但在开关保护的整定计算中,则缺乏针对开关与所配合的相邻开关、支路等元件(即上文所说的计算单元)建立直接的映射关系,导致每次对指定开关保护进行整定计算,都要从开关开始,重新多次全网元件搜索,才能把这种关系建立起来[2,3,4,5,6]。
面向整定计算,设计一种存储结构,把拓扑分析后的一个计算单元的开关、线路、变压器、母线元件的对象指针以特定的格式进行存储,实现需要整定计算的开关与相配合的元件的直接映射关系,避免对全网元件多次搜索,达到快速计算的目的。这种存储结构以需要进行整定计算的开关为结构主索引(全网唯一),通过它可以对存储结构直接访问,由于这种结构存储按照开关沿一定的方向把配合计算的所有元件对象指针,所以称之为路由信息存储单元[7,8]。
1.2 相关概念的定义
首先命名路由信息存储单元为RSU(Route-Storage-Unit),再对在本文出现的一些概念及定义做出简要的解释。
RSU是一种基于拓扑信息的搜索单元,以宽度搜索为基础,按开关保护的方向设定路由等级,可以对需要整定的保护实现有效的按支路等级路由搜索相邻支路。每个单元搜索包括本线路在内的2个支路等级。
索引开关:RSU中本级线路的开关。
支路:一个拓扑意义上的支路,由1条线段与2个端点组成。实际网图上的线路、开关、变压器和电源等都可以经过拓扑分析转变为支路。
支路单元:包括2个母线节点,2个分别与母线和线路(变压器)连接的开关保护以及之间的线路(变压器)所建立起的连接关系,如图1所示,图1(a)表示一个双圈变压器支路单元,图1(b)表示一个线路支路单元。
开关支路:以开关元件经过拓扑分析抽象成的支路,包含开关的所有属性。
路由方向:由索引保护开始,从保护本侧沿保护方向指向对侧母线。路由方向与方向保护的正向保持一致。
分级:从索引开关开始,沿保护方向把支路分等级。对于RSU而言,一个RSU搜索包括本支路等级在内的2级路由。
2 路由信息存储单元的实现技术
2.1 基于图形平台的拓扑建模分析
图形平台采用面向对象思想编程,提供了电力系统的各种元件模型,每个元件对象都分配唯一的ID和相关的元件属性参数。整定计算软件基于图形平台建立了元件的连接关系,模拟实现这样的拓扑分析形成:图元绘制的“设备-捕捉点”连接模型,经过简化的等值拓扑模型,到最终的电网计算用的“母线(节点)-支路”等值拓扑模型。由几何图形的坐标信息自动形成拓扑,根据图元的坐标信息,由程序通过算法直接得出网络拓扑。文献[9-10]对拓扑信息的提取以及处理有详细的分析。
2.2 宽度优先的搜索算法应用
宽度优先搜索(breadth-first-search)指搜索是以接近起始节点的程度依次扩展节点的。这种搜索是逐层进行的,在对下一层的任一节点进行搜索之前,必须搜索完本层的所有节点。宽度优先搜索提供了所有的存在路径,能够保证找到一条通向目标节点的符合条件的路径[11]。
本文描述的RSU只涉及本支路及相邻支路,即只需搜索与指定保护的对边母线节点有物理连接的所有下级线路、变压器等支路,换言之,只需利用宽度优先算法对一层节点进行搜索,便可为一个RSU存入数据。
2.3 开关支路信息存储数据结构分析
由于开关阶段式整定计算只涉及开关保护之间的配合关系,所以本文所讨论的存储单元只存储经拓扑分析后的开关支路指针。
开关支路信息存储单元由本级支路路由存储单元(RouteStruct)与相邻支路路由存储单元(NextRoute Struct)2个成员组成,分别存储本级路由的开关支路指针信息以及相邻开关支路所有指针。
本级支路路由存储单元的结构如下:
m_EdgeType表示RSU所存储的索引开关支路的类型,0表示线路开关支路,1表示双绕变开关支路,2表示三绕变开关支路,3表示母联开关。m_pBrkEdge由经拓扑处理的本级路由索引开关的指针赋值。m_pEdge存储开关支路所在的线路、双绕变或三绕变支路指针,如果该开关是母联开关,则m_pEdge=NULL。m_pVertex与m_pNextVertex分别表示索引开关背侧及对侧母线节点指针。
相邻支路路由存储单元的结构如下:
由于相邻路由可能存在多条线路、变压器或者母联开关等支路,所以相邻开关支路路由存储单元构造了4个指针数组,针对线路开关、双绕变压器开关、三绕变压器开关以及母联开关指针分别进行存储。整个RSU结构关系如图2所示。
由于三绕变属于多端元件,在计算时需要作两端元件的换算处理,分别建立高-中(H-M)、高-低(H-L)、中-低(M-L)支路,阻抗也作相应折算。例如,在网络搜索中若发现本级开关支路是三绕变变高开关,应分别针对H-M支路以及H-L支路建立路由存储单元;若发现相邻开关支路中含有三绕变变高开关,则应分别把H-M支路以及H-L支路指针存储到m_aryTT数组中。
2.4 RSU的信息存储过程描述
以图3为例,阐述RSU的存储过程。其中QF1、QF2、QF3表示断路器;L1、L2表示线路;T3表示变压器。为方便描述,把L1、L2另一侧开关略去。如图所示,AB是本级支路,BC、BD是相邻支路。在全网拓扑分析时,定义母线的指针对象是Bus_A、Bus_B,Bus_C、Bus_D,开关的指针对象是QF1、QF2、QF3,线路的指针对象是L1、L2,主变的指针对象是T3。给各个元件分配了相应的内存空间,并给指针对象赋地址值。以下步骤为开关QF1的RSU做信息存储的过程描述。
a.定义RSU的指针对象是RSU_QF1,NextRouteStruct的指针对象是NSU_QF1。为存储单元分配内存空间。
b.为NSU_DL1的成员赋值。
c.为RSU_QF1的成员赋值。
按照上述步骤,在全网拓扑分析进行的同时,就可实现对每个开关进行RSU信息存储。
3 路由信息存储单元的功能分析
利用面向对象技术,可以方便地把RSU这样的结构体进行任意扩展,使之具有行为属性。针对整定计算的不同环节,对RSU扩展相应的函数,实现计算的方便快捷[12,13]。简要分析利用RSU及扩展函数进行保护配合关系的描述、灵敏度的分析。
3.1 保护主后备配合关系描述
因为RSU反映的是一个开关与整定计算所配合开关集的映射关系[14,15,16],也就是一个后备保护与主保护集的映射关系,则
式中Pn和Bn分别表示主保护集和后备保护集的第n个记录;pi…pm表示Pn的具体保护;pn表示Bn的具体保护。
所以在RSU结构中建立GetBackup(),令其返回值是索引开关的指针;建立GetPrimary()函数,令其返回值是配合开关的指针集。以图3为例,通过
可以得到一个RSU的保护配合关系。换言之,通过对全网所有的RSU进行上述操作,即可得到全网的保护配合关系,不需要对网络进行重新搜索。
3.2 灵敏度分析
对于反映故障量增大的保护,例如电流保护,灵敏度计算公式为Klm=I/Idz,I为故障时电流保护的电流采样值,在RSU中建立GetNextVertex()函数,令其返回开关对侧的母线节点指针;在开关支路类中建立GetCurrent(Vertex point,int FaultType)函数,令其根据输入故障点point值和故障类型FaultType值,返回故障电流。继续以图3为例,计算母线B两相短路故障时保护定值的灵敏度。
由式(2)(3)可以得到母线B三相短路故障时QF1的电流采样值:
其中,2表示三相短路故障。
由式(4)与灵敏度计算公式,可以得到:
其中,IdzⅡ表示电流Ⅱ段定值,IdzⅢ表示电流Ⅲ段定值,KlmⅢ表示近端灵敏度。
类似的,假设母线C发生两相短路故障,同样可以利用QF1的RSU结构与QF2的RSU结构方便地计算出QF1的电流采样值I2,与Ⅲ段定值比较得到远端灵敏度K′lmⅢ=I2/IdzⅢ。
4 结语