摘要：無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)（Ad Hoc）由于可以在沒(méi)有基礎(chǔ)設(shè)施支持的情況下靈活方便的通信，逐漸吸引了業(yè)界的注意力。該文以NS2為模擬工具，模擬比較了3種常見(jiàn)的路由協(xié)議AODV、DSDV 和AOMDV，并將各個(gè)協(xié)議的平均時(shí)延，路由開(kāi)銷(xiāo)，投遞率三個(gè)方面進(jìn)行了性能分析和比較。

關(guān)鍵詞：Ad Hoc；路由協(xié)議；性能

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）28-6284-03

1 關(guān)于Ad hoc

Ad hoc網(wǎng)絡(luò)不需要固定基礎(chǔ)設(shè)施的支持，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)作為移動(dòng)主機(jī)可以自由的組網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)靈活方便的通信，這些節(jié)點(diǎn)可以任意移動(dòng)，隨時(shí)加入或離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)。Ad hoc網(wǎng)具有無(wú)中心、自組織、多跳路由、動(dòng)態(tài)拓?fù)涞奶攸c(diǎn)，可以使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)方便、快速的自組起網(wǎng)絡(luò)、從而傳送信息。

Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)間的通信可經(jīng)過(guò)多個(gè)其他中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，因?yàn)锳d hoc中的節(jié)點(diǎn)具有報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的能力。Ad hoc網(wǎng)絡(luò)可用于軍事，也可用于災(zāi)難救助，當(dāng)有線通信設(shè)施損壞或無(wú)法保證可靠的通信時(shí)，Ad hoc網(wǎng)絡(luò)會(huì)快速建立通信網(wǎng)絡(luò)，完成緊急通信任務(wù)。

在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)同時(shí)擔(dān)任路由器的工作，他們之間的通信有有限的范圍，一旦超過(guò)這個(gè)范圍就無(wú)法直接通信，此時(shí)需要其他中間節(jié)點(diǎn)來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)信息，這稱為多跳，因此Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)一般是通過(guò)多跳完成通信的。路由技術(shù)在無(wú)線Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中擔(dān)負(fù)著為數(shù)據(jù)分組尋找路由和將其傳送到目的地的任務(wù)。所以路由技術(shù)在無(wú)線Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中是一個(gè)重要研究課題[1]。

Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議大體可分為兩大類(lèi)：先應(yīng)式路由協(xié)議（表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議）和按需路由協(xié)議（反映式路由協(xié)議）[2]。

2 三種典型的Ad hoc路由協(xié)議

2.1 目的序列距離矢量路由協(xié)議（DSDV）

DSDV是一種表驅(qū)動(dòng)路由。為了防止產(chǎn)生路由環(huán)路，它采用了序列號(hào)機(jī)制來(lái)區(qū)分路由的新舊程度，也可以避免產(chǎn)生環(huán)形路由，選擇路由時(shí)，會(huì)選擇序列號(hào)最大的路由，若序列號(hào)相同，則會(huì)選擇跳數(shù)最小的路由。在DSDV中，每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)都需要維護(hù)一個(gè)路由表，路由表表項(xiàng)包括目的地址、跳數(shù)、節(jié)點(diǎn)相關(guān)的序列號(hào)以及目的地路由序列號(hào)（遞增的）等信息[3]。路由表可以通過(guò)全部更新和部分更新的方式來(lái)進(jìn)行更新，前者適用于網(wǎng)絡(luò)變化較快時(shí)，后者適用于網(wǎng)絡(luò)變化較慢的情況。

2.2 按需距離矢量路由協(xié)議（AODV）

AODV可以稱為純粹的按需路由協(xié)議。AODV會(huì)在需要時(shí)啟動(dòng)路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程來(lái)尋找路由，這樣大大降低了路由開(kāi)銷(xiāo)，期間會(huì)通過(guò)廣播hello消息來(lái)檢查路由狀態(tài)，以此進(jìn)行路由維護(hù)。AODV只尋找一條從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由。AODV實(shí)際以DSDV為基礎(chǔ)，結(jié)合 DSR中的按需路由思想并加以改進(jìn)形成[4]。

2.3按需多路徑距離矢量路由（AOMDV）

AOMDV協(xié)議是對(duì)AODV協(xié)議的擴(kuò)展，它與AODV的主要區(qū)別在于路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的路徑數(shù)，在AOMDV協(xié)議中，源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間會(huì)建立多條不相交路徑，之后會(huì)選擇其中一條作為主路徑，其他作為備份路徑。AOMDV和AODV協(xié)議一樣，也包括路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)兩部分。

3 仿真和性能比較

3.1 仿真場(chǎng)景

本文使用NS2[5]對(duì)以上三種路由協(xié)議進(jìn)行仿真。仿真節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為50個(gè)，節(jié)點(diǎn)的傳輸半徑設(shè)定為250mm，節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布在800 x 800m的矩形區(qū)域內(nèi)，仿真時(shí)間為100s，最大移動(dòng)速度分別為1m/s，10m/s，20m/s，30m/s，40m/s，50m/s，仿真采用CBR（Co60nGXfh73iqejU+MisUEP3iGONLFkojUYpmtuAQGha0=nstant Bit Rate）流量源，最大連接數(shù)為40。

3.2 仿真結(jié)果分析

如圖1所示，隨著最大移動(dòng)速度的增大，AODV、DSDV和AOMDV延遲都增加；在整個(gè)模擬過(guò)程中AOMDV協(xié)議的延遲始終大于DSDV，小于AODV；AOMDV是一個(gè)多徑路由，相比AODV來(lái)說(shuō)減少了路由發(fā)現(xiàn)的次數(shù)；而DSDV協(xié)議中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)維護(hù)一個(gè)路由表，會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間更新路由表，因此節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性增強(qiáng)基本對(duì)延遲影響不大。在整個(gè)模擬過(guò)程中隨著移動(dòng)速度的增大三者的延遲變化都較平穩(wěn)。

如圖2所示，AODV協(xié)議和AOMDV協(xié)議的數(shù)據(jù)包投遞率明顯優(yōu)于DSDV協(xié)議，AODV投遞率最高。DSDV的分組投遞率最低，因?yàn)镈SDV中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)只維護(hù)到其他某個(gè)特定節(jié)點(diǎn)的一條路由，不存在備用路由。節(jié)點(diǎn)的平均運(yùn)動(dòng)速度越高，數(shù)據(jù)包投遞率越低，這是符合實(shí)際情況的，節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度的增加會(huì)加大路由的維護(hù)難度、增加丟包率。而AOMDV協(xié)議在所有路由都失效后才會(huì)再次尋找路由，因此若其中若干條路由失效，那么AOMDV協(xié)議就有可能會(huì)在失效的路由間頻繁的切換、尋找有效路由，相比AODV會(huì)丟失更多的數(shù)據(jù)分組。

如圖3所示，隨著節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速度的增大，AODV，DSDV，AOMDV的開(kāi)銷(xiāo)值都有一定幅度的提高。因?yàn)樵诎l(fā)送數(shù)據(jù)包的時(shí)候先從路由表中找到能到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路由，若速度增大，尋找的路徑的開(kāi)銷(xiāo)就越大，所以開(kāi)銷(xiāo)值也越大。如圖中所示，DSDV相比其他兩個(gè)開(kāi)銷(xiāo)最小，DSDV協(xié)議中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)維護(hù)一個(gè)路由表，會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間更新路由表，因此路由開(kāi)銷(xiāo)與節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性強(qiáng)弱沒(méi)有太大關(guān)聯(lián)。而AOMDV和AODV都是按需路由協(xié)議，節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性增強(qiáng)必然導(dǎo)致路由開(kāi)銷(xiāo)增大。而AOMDV是一個(gè)多路徑路由，相比AODV來(lái)說(shuō)降低了路由開(kāi)銷(xiāo)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文利用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件——NS2模擬了AODV、AOMDV和DSDV三種路由協(xié)議。其中AODV和AOMDV是按需路由協(xié)議，DSDV是表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議。該文通過(guò)在不同的移動(dòng)速度下，對(duì)三種路由協(xié)議的分組投遞率、端到端平均延遲、路由開(kāi)銷(xiāo)作了比較。在六種不同移動(dòng)速度下通過(guò)多次模擬實(shí)驗(yàn)得出，DSDV適用于節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度低的情況下，此時(shí)路由的投遞率高，開(kāi)銷(xiāo)值和平均時(shí)延都比較低。當(dāng)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)激烈的情況下，使用AOMDV和AODV協(xié)議較好，特別是AOMDV協(xié)議，性能較穩(wěn)定，數(shù)據(jù)成功傳送率較高，而且平均時(shí)延較低。

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