楊澤輝，馮耀玲

(1.山西財(cái)政稅務(wù)專(zhuān)科學(xué)校經(jīng)濟(jì)信息系，山西太原030024;2.中北大學(xué)儀器科學(xué)與動(dòng)態(tài)測(cè)試教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030051)

0 引言

由于有線通信方式對(duì)應(yīng)用范圍的限制，無(wú)線技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始逐漸出現(xiàn)在人們的視野。無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)(Ad hoc Network)也稱(chēng)為多跳無(wú)線網(wǎng)(Multi－h(huán)op Wireless Network)。指在任何時(shí)刻、任何地點(diǎn)快速構(gòu)建起一個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，并且不需要現(xiàn)有信息基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的支持。在所組的網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)終端可以自由移動(dòng)，地位相等，是一個(gè)多跳臨時(shí)性無(wú)中心網(wǎng)絡(luò)。因此，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)之間并不一定存在直接的連接，當(dāng)不相鄰的節(jié)點(diǎn)之間有數(shù)據(jù)要傳輸時(shí)，就要預(yù)先為數(shù)據(jù)的傳輸在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間尋找一條可用的路徑，(即路由的過(guò)程)。數(shù)據(jù)的源節(jié)點(diǎn)必須按此路徑通過(guò)中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送給目的節(jié)點(diǎn)。

1 路由協(xié)議的分類(lèi)

無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，節(jié)點(diǎn)間的無(wú)線鏈路及由此而形成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨節(jié)點(diǎn)的位置分布和移動(dòng)，信道的變化等因素呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)變化的特性。有線網(wǎng)絡(luò)的路由技術(shù)完全無(wú)法直接移植到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中來(lái)。按照路由協(xié)議建立和維護(hù)方式的不同，可以將無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分為3類(lèi)，先應(yīng)式路由協(xié)議，反應(yīng)式路由協(xié)議和混合式路由協(xié)議(如表1)。

表1 無(wú)線路由協(xié)議的分類(lèi)

1.1 主動(dòng)路由協(xié)議

主動(dòng)路由協(xié)議也被稱(chēng)為表驅(qū)動(dòng)路由(Table Driven)協(xié)議、先應(yīng)式路由協(xié)議。在主動(dòng)路由協(xié)議中，網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都要周期性地向其他節(jié)點(diǎn)交換路由信息，并且每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都要保存路由表。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，節(jié)點(diǎn)就在全網(wǎng)內(nèi)廣播路由更新信息，這樣每一個(gè)節(jié)點(diǎn)就能連續(xù)不斷地獲得網(wǎng)絡(luò)信息。

典型的表驅(qū)動(dòng)距離向量路由協(xié)議有DSDV(Dynamic Source Routing protocol)。其路由更新既是時(shí)間驅(qū)動(dòng)的，周期性更新路由信息，又是事件驅(qū)動(dòng)的，可及時(shí)反應(yīng)拓?fù)渥兓Ｔ诰唧w環(huán)境下，需要在實(shí)時(shí)性和減少開(kāi)銷(xiāo)之間取得平衡，尤其是在不可靠環(huán)境，拓?fù)漕l繁變化的網(wǎng)絡(luò)中，可考慮只依靠周期性更新。所以，DSDV不適應(yīng)快速變化的自組網(wǎng)，也不支持單向信道。

1.2 按需求發(fā)起的路由協(xié)議

按需求發(fā)起的路由協(xié)議也叫被動(dòng)路由、反應(yīng)式路由協(xié)議。按需路由協(xié)議是根據(jù)需要來(lái)發(fā)起路由查找，當(dāng)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，路由表中又沒(méi)有有效的路由，此時(shí)源節(jié)點(diǎn)才會(huì)向整網(wǎng)廣播，且尋找的節(jié)點(diǎn)。

1.3 混合路由協(xié)議

混合路由協(xié)議是指由于自組網(wǎng)規(guī)模增加時(shí)，平面路由方案因鏈接和處理開(kāi)銷(xiāo)的增大而變得不適用的情況下采用分級(jí)(層、群)路由方案來(lái)得到可擴(kuò)展的有效路由。典型的混合路由協(xié)議如:ABR等。

2 仿真實(shí)驗(yàn)

本文著重對(duì)DSDV和AODV進(jìn)行比較分析，在相同節(jié)點(diǎn)數(shù)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，通過(guò)對(duì)比延時(shí)率、丟包率以及吞吐量來(lái)比較這兩種協(xié)議的優(yōu)劣。

定義8個(gè)節(jié)點(diǎn)，初始化后從130 s開(kāi)始建立路由，傳輸數(shù)據(jù)。在250 s時(shí)初始節(jié)點(diǎn)開(kāi)始無(wú)規(guī)律移動(dòng)，且不間斷傳輸數(shù)據(jù)。

2.1 延時(shí)對(duì)比

對(duì)比圖1和圖2，在130 s時(shí)，0節(jié)點(diǎn)開(kāi)始發(fā)包，DSDV因?yàn)橹耙呀?jīng)交換了路由信息，所以延時(shí)很小就開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)包，而AODV在130 s時(shí)才開(kāi)始廣播尋找路由路徑所以延時(shí)明顯增加。直到250 s，兩組數(shù)據(jù)傳輸都比較穩(wěn)定。在250 s后，由于節(jié)點(diǎn)開(kāi)始移動(dòng)，使得路由路線頻繁變換，當(dāng)節(jié)點(diǎn)到達(dá)相對(duì)位置后兩組又開(kāi)始尋找路徑。DSDV必須定時(shí)與臨近節(jié)點(diǎn)交換路由信息，一個(gè)還沒(méi)有找到路由的分組到達(dá)該節(jié)點(diǎn)后將先被緩存，同時(shí)節(jié)點(diǎn)將發(fā)送路由查詢(xún)消息，直到接收到來(lái)自接收端的路由響應(yīng)消息，所以開(kāi)銷(xiāo)比較大，直到300 s后才找到路徑，開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)。而AODV源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)前先廣播一個(gè)路由請(qǐng)求消息，在附近的節(jié)點(diǎn)收到后將再次發(fā)出廣播，直到請(qǐng)求消息到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)或到達(dá)知道目的節(jié)點(diǎn)路由地址的中間節(jié)點(diǎn)，目的節(jié)點(diǎn)或中間節(jié)點(diǎn)沿原來(lái)路徑返回響應(yīng)消息，開(kāi)銷(xiāo)比較小，所以到了260 s之后就已經(jīng)找到了路徑，開(kāi)始傳輸。

圖1 DSDV協(xié)議延時(shí)圖像

圖2 AODV協(xié)議延時(shí)圖像

2.2 丟包率對(duì)比

對(duì)比圖3和圖4，DSDV在250 s之前基本沒(méi)有丟包，數(shù)據(jù)傳輸相對(duì)穩(wěn)定。而AODV在150 s之前未建立完整路由時(shí)丟包比較嚴(yán)重。在250 s以后，隨著節(jié)點(diǎn)開(kāi)始移動(dòng)，在移動(dòng)情況下，DSDV協(xié)議的丟包率明顯大于AODV，證明在移動(dòng)情況下AODV開(kāi)銷(xiāo)小于DSDV。移動(dòng)情況下，按需式路由協(xié)議優(yōu)于主動(dòng)式路由協(xié)議。

圖3 DSDV協(xié)議丟包圖像

圖4 AODV協(xié)議丟包圖像

2.3 吞吐量對(duì)比

對(duì)比圖5和圖6，在250 s之前，兩者吞吐量都相對(duì)穩(wěn)定，但是在250 s之后，由于節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)，DSDV在移動(dòng)停止過(guò)后有一次比較長(zhǎng)時(shí)間的吞吐量為0，這段時(shí)間DSDV協(xié)議在尋找路由路徑，沒(méi)有發(fā)包，而AODV協(xié)議只過(guò)了很少時(shí)間就找到了路由路徑。這說(shuō)明了移動(dòng)條件下AODV協(xié)議比DSDV協(xié)議速度快。

圖5 DSDV協(xié)議吞吐量圖像

圖6 AODV協(xié)議吞吐量圖像

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)比典型主動(dòng)路由協(xié)議DSDV和典型按需路由協(xié)議AODV的延時(shí)率、丟包率以及吞吐量的數(shù)據(jù)得知，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕l繁變化時(shí)，按需路由協(xié)議的性能優(yōu)于主動(dòng)路由協(xié)議;當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓鄬?duì)較慢時(shí)，主動(dòng)路由協(xié)議的性能優(yōu)于按需路由協(xié)議。

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