A GPS-based Quorum Hybrid Routing Algorithm in Ad hoc Wireless Network

Abstract

本文提出一個在隨意式無線網路(Ad Hoc Wireless Networks)中全新的繞送演算法，名為以 全球定位系統為基礎的集合式繞送演算法 (GPS-based Quorum Hybrid Routing Algorithm)， 或簡稱GPS-QHRA。在這個演算法中，我們把網 路分割成若干個六角形區域(zone)。利用全球定 位系統(GPS)，使得網路中的每一個節點都知道它 自己在那一個區域中，如此非常容易掌握節點的 方位，因此特別適用於隨意式無線網路的環境。 接下來，我們在每個區域中挑選出一個特別的資 料庫節點(Location Database Node)，用來模擬在 蜂巢式系統中HLR 的功能。每個資料庫節點負責 收集它管區之內節點的繞送資訊。在GPS-QHRA 中，數個資料庫組成一個有規則集合(Uniform Quorum System)。這些有規則集合兩兩相交且相 異，當來源節點有封包需要傳送時，會先查詢它 所屬的資料庫節點，之後該資料庫節點會選出一 個有規則集合，再根據那個有規則集合中的資料 庫節點來查詢。由於有規則集合兩兩相交，因此 我們便能用局部(Local)資訊，來獲得整體(Global) 網路中各節點的相對位置資訊。由模擬結果證 明，本文所提出的演算法能夠改善同樣是利用 GPS 技術的區域式階層鍊結繞送(ZHLS, Zone Hierarchical Link State)演算法。ZHLS 演算法的區 域是以正方形劃分，而我們所提的演算法則是以 六角形劃分，因此區域跟區域之間可以從4 個方 向傳輸改為6 個方向傳輸，從而在繞送時可減少 封包的數量和縮短路徑的長度(number of hops)； 同時，在ZHLS 演算法中並沒有叢集標頭(Cluster Head)的觀念，故每個節點都要維護繞送資訊。在 GPS-QHRA 中，利用資料庫節點作中央管理，負 責維護每個區域(Zone)之間的繞送資訊，因此可 減少多餘封包的產生，從而減少網路負載。且當 來源節點要傳送封包給在區域之外的目標節點 時，在ZHLS 演算法中，必須發出一個位置搜尋 封包廣播給網路中所有其他的區域來找出目標節 點的位置。而GPS-QHRA 由於具備有規則集合的 觀念，因此只需廣播給有規則集合中的資料庫節 點即可。此外，我們還證明了GPS-QHRA 所產生 的網路負載、平均路徑長度都較ZHLS 為佳。