BATMAN.adv IV 概述

Posted 2021-06-05 zornlink

BATMAN.adv IV 概述，大致讲解协议的工作原理

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BATMAN.adv，不同地方写得不太一样，有的是BATMAN-adv、Batman-adv、batman-adv等，其英文全称为：better approach to mobile ad-hoc networking。本文将介绍的是BATMAN.adv IV 协议。

BATMAN.adv涉及一个链路传输质量（TQ）的概念，但是各种计算中使用的变量通常也会被记为TQ，这相当混乱。在下文将会用不形式表示，详见下表。对于的符号在文中第一次出现的时候我也会标红。

符号	意义
TQ	“链路传输质量”的缩写。注：这个没有斜体
TQ	根据接收质量和回环质量计算得到的TQ（详见下文），是一个0~1.0的定点数。注：这个有斜体
TQpath	加入了不对称链路惩罚和一跳惩罚的TQ
TQOGM	OGM包中的TQ
▢<x,y>	表示节点x到节点y的某个特征（包括上面的各种“TQ”）

OGM包

BATMAN.adv协议通过周期地广播、接收和转发节点OGM包，实现路由发现并确定拓扑结构。产生并首次发送OGM包的节点称为该OGM包的源节点。其他节点根据协议转发该OGM包实现将源节点广播至全网，以及对链路质量进行评估的目标。将不需要其它节点中继就能交互数据的两个节点，称其互为邻居节点。

仅这篇博客，为了方便描述，进行一些约束，这些约束未必真实但是将方便理解：

1. 用a、b、c等小写字母表示节点名称，其中o节点为主要讨论对象。
2. 如无特殊说明，只有作为主要讨论对象的o节点会主动产生，其它节点将转发o节点的OGM包。
3. 所有节点都会转发收到的OGM包。（对于可能会引起桥循环，信道资源过度消耗等都别管，假装都不存在，看完这篇再说）

OGM包的帧格式，大致看看就好了，对本文可能有点用的会加粗，下面会介绍。

字节
1	2	3	4
Packet Type	Version	TTL	Flags
Sequence Number
Originator Address(前个4字节)
Originator Address（后2个字节）		Previous Address （前2个字节）
Previous Address(后个2字节)
Reserved	TQ	TVLV Lenght
后面可能还有其他的……

Originator Address：产生这个OGM包的节点

Previous Address ：转发这个OGM包的节点。刚产生这个OGM包，Originator Address和Previous Address是一样的

TQ

基于OGM包的发送与转发，可以确定邻近的两个节点间的链路传输质量。以下图为例，讲解o节点如何计算链路传输质量，这表示自己将包成功发送至b节点的概率，记为TQ。

图1 RQ、EQ、TQ示意图

 

 

 RQ：链路接收质量，节点o估计收到节点b数据包的可能性

计算RQ时，我们需要考虑一下b节点产生的OGM包。根据b节点产生的OGM包编号，节点o可知节点b近期产生的OGM包总数，计算实际接收数量与应接收数量之比可得RQ。

EQ：链路回环质量，节点o估计自己的包发送给节点b后，b再传回给o的成功概率

当节点o产生的OGM包被节点b所接收时，节点b会主动转发这一OGM包，此时节点o有一定概率接收到这一回环的OGM包。节点o通过统计回环接收的OGM包数量与自己实际产生的OGM包数量之比可计算EQ。

TQ：链路传输质量，节点o估计发送数据包至节点b并被成功接收的概率

易知：EQ=RQ×TQ，所以有：TQ=EQ÷RQ

由于这个TQ与收发对象有关，所有为了方便表述我给个下标，TQ_<o,b>表示o计算得到的至b的TQ。假如o还有多个邻居节点c、d等，则会有TQ_<o,c>、TQ_<o,d>，这些数值不一定相同。

 

你以为这就完了吗？不，还有一些惩罚系数来调整TQ。

为了尽量避免不对称双向路径的出现，协议中加入了不对称链路惩罚：TQ×(1-(1-RQ)³)。（下面这句话不好理解，需要结合后面OGM包中的TQ值来看）这一做时希望使得接收路径与发送路径尽量相同。

为了减少数据包的转发次数，协议中加入了一跳惩罚（hop_penalty）：TQ×hop_penalty，hop_penalty的具体值可配置。

综合以上，TQ_path=TQ×(1-(1-RQ)³)×hop_penalty。而TQ_path才是程序计算中实际使用的TQ。TQ_path<o,b>表示o计算得到的至b的TQ_path。

OGM包与路由路径

注意：下面TQ的关系发生了一些反转，下文将以o作为数据包的接收节点，其它节点考虑将数据包成功传输到o的概率，如图2中，标注的时TQ_path<b,o>，而不是上文的TQ_path<o,b>！！！！！！！注意力理解！！！

源节点o定期产生OGM包（默认为1s）。OGM包中存在一TQ值字段，记为TQ_OGM，节点o产生OMG包时TQ_OGM=1.0。转发后的OGM包中TQ_OGM累乘所经链路的TQ_path。

 

 

 图2 OGM包记录链路TQ_path值

当网络毕竟复杂的时候，OGM包会泛洪到全网。如图3的例子，图中节点f 将对比来自节点d和节点e的OGM包中TQ_OGM大小，当需要发送数据至节点o时，节点f 选取TQ_OGM较大的方向作为最佳下一跳。

 

图3 OGM包泛洪示意图