无线网络中的机会路由机制

机会性路由是一种技术，它利用了无线网络的广播特性。 当某个节点进行数据传输时，其他多个节点也可以接收该节点的传输数据。 与其预先选择某个下一跳节点，不如根据哪个节点距离目标最远来动态确定路由。数据的转发也由该节点负责完成。 这种方法的核心在于确定潜在的运输公司名单，并根据某些参数对这些运输公司进行排序。 这种技术能够提升无线网络的效率、数据传输速率以及可靠性。

传统的路由方式是指预先确定的固定路径。但由于链路质量、干扰以及设备移动性等因素的影响，这些路径并不总是最优的。此外，这些路径也可能并非始终可用于数据传输。与传统的路由方式不同，机会式路由则会在多个路径中进行选择和尝试。

机会性路由的要素

候选人

这些就是潜在的下一跳节点。诸如与目的地的距离、链接的稳定性等各个因素，都会影响到候选节点的选择。根据这些指标，选择算法会为各个候选节点分配优先级，从而选出合适的下一跳节点。

候选节点集是指那些被标记为潜在转发器的节点集合。

指标/度量标准

指标的使用方式主要取决于每个节点上存在的与网络相关的信息。这些指标可以分为两类：

1. 局部度量标准候选人的选择与排序取决于邻居节点的本地信息（例如，节点的地理位置），或者邻居节点之间的链接属性（例如，链接的传输效率）。
2. 端到端：在这种情况下，网络拓扑结构的全局信息被用来选择和排序候选集合。其中，主要考虑的因素是无线连接和节点的特性。每个节点的计算指标取决于该节点与其邻居之间剩余路径的代价。

机会路由背后的数学原理

机会路由技术利用了概率和排队论的原理。在这种表示方式下，网络节点被看作顶点，而连接则被看作边。连接信息，如连接的强度、距离以及信号强度等，都被视为边的权重。

当数据包到达某个节点时，会利用边的权重信息来随机确定下一个传输目标节点。每个节点都有一个缓冲区，所有需要传输的数据包都会被放入该缓冲区中。根据缓冲区的长度以及网络中的拥塞情况，会调整下一个传输目标的候选节点。

正常运作/有效运行

机会路由机制的实施主要包括两个步骤：

• 在源点和目的地之间，选择合适的运输公司/物流供应商。
• 在这些转发器之间，需要确定优先级，而各种指标在决定优先级时起着重要作用。

如上所述，与其预先选择某个特定节点作为数据包的下一跳节点，不如选择多个节点来承担这一任务。这样，源节点就可以使用多条路径来将数据包送达目的地。

当当前节点发送数据包时，所有成功接收到该数据包的候选节点会相互协作，以确定究竟由哪个节点来转发该数据包。而其他节点则只需忽略这个数据包即可。这种方法能够有效减少多个节点同时发送相同数据包的情况，从而避免产生冲突。

以某个例子来说明。源节点S有3个中间节点，这些节点的数据包传输概率为20%。每个节点向目标节点的数据包传输概率则达到78%。传统的路由方式只会选择一条路径来转发数据，而机会性路由则会考虑所有的路径。

节点S通过广播方式将数据包发送给多个节点。每条边的权重是根据相关指标来确定的。候选节点包括{A, B, C}。基于这些节点，我们尝试从A到D的所有路径。最终，能够最先到达目的地的路径就会被选为最佳路径。请注意，这个过程是动态进行的。

批量转发：这是一组由某个节点转发到下一个跳节点的数据包。

动态中继节点它可以用来转发数据包，从而提高传输的可靠性和网络吞吐量。

流行的机会性路由协议

• ExOR（极端机会性路由）：ExOR会逐个广播每个数据包，只有在得知哪些节点真正接收了该数据包之后，才会选择合适的接收者来转发该数据包。这是最早提出使用候选转发者列表的协议之一，通过这种方式，系统可以让最合适的接收者负责完成数据的转发任务。
• EEOR（高效节能的随机路由算法）：EEOR是一种算法，其运作原理是选择转发器列表中的节点，并对这些节点进行优先级排序。每个转发器节点的传输成本会被记录下来。
• 更多功能（与MAC无关的机会路由和编码技术）：它结合了机会路由技术和网络编码技术，从而进一步提升了网络的吞吐量。
• 努力/付出EFFORT是一种用于 Opportunistic Routing的协议。无线传感器网络（WSN）该算法基于“机会性端到端成本”这一指标来评估数据传输所需的能量成本。该算法包含三个主要环节：计算机会性端到端成本、选择具有优先级的候选节点，以及根据计算出的机会性端到端成本来更新数据转发过程。

优点/好处

• 故障/错误耐受性由于提供了多种转发选项，即使网络不稳定，仍然有更高的送达可能性。
• 适应能力能够应对网络中的动态变化和波动。
• 提升的吞吐量通过利用无线介质的广播特性，并允许多个候选节点来转发数据包，机会路由技术能够实现比传统协议更高的吞吐量。

局限性/限制条件

• 实施难度其动态特性以及需要进行的协调工作，使得机会路由协议变得更加复杂。此外，还需要额外的安全机制来确保系统的安全性。
• 较高的网络开销候选转发器之间的协调需求，以及维护候选列表的过程，可能会导致额外的开销。
• 更高的能源消耗当数据包被转发到多个节点时，会消耗更多的能量。
• 有可能发生这种情况。数据包的重复。