摘 要：隨著近年來Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的各項性能得到越來越多的研究，而路由協(xié)議的性能好壞將直接影響到Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的性能。本文選用NS-3網(wǎng)絡(luò)模擬器作為仿真環(huán)境，對Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中的OLSR路由協(xié)議進(jìn)行仿真性能分析。

關(guān)鍵詞：Ad hoc網(wǎng)絡(luò)；NS-3網(wǎng)絡(luò)模擬器；OLSR路由協(xié)議

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.213

0 引言

近年來，由于在消防救災(zāi)、應(yīng)急通信等行業(yè)中占著重要地位，Ad hoc網(wǎng)絡(luò)得到越來越多的重視，而路由協(xié)議作為Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中最重要的組成部分之一，也相應(yīng)的成為了研究的熱點(diǎn)方向。本文將選擇OLSR協(xié)議作為仿真協(xié)議，在NS-3網(wǎng)絡(luò)模擬器下對其進(jìn)行性能仿真評估。

1 NS-3網(wǎng)絡(luò)模擬器

在現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，因此對于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究與開發(fā)有著越來越大的需求，網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，目前現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)模擬工具主要包括：OPNET，NS-2，GloMoSim，OMNET++等等，然而在研究過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前的模擬工具都存在著各種各樣的不足。針對這樣的問題，美國華盛頓大學(xué)的 Thomas R.Henderson 教授及其小組在美國自然科學(xué)基金NSF的支持下開發(fā)出了全新的網(wǎng)絡(luò)模擬工具NS-3。

NS-3是一部全新的網(wǎng)絡(luò)模擬軟件，是目前最受歡迎的網(wǎng)絡(luò)模擬軟NS-2的最終替代軟件，而不是NS-2的升級版本。NS-3可以說既摒棄目前的主流網(wǎng)絡(luò)模擬軟件OPNET和NS-2的缺點(diǎn)，又整合這兩部軟件的一些優(yōu)點(diǎn)。NS-3是一個離散事件模擬器，它的體系結(jié)構(gòu)主要由模擬器內(nèi)核和網(wǎng)絡(luò)組件組成。

模擬器內(nèi)核主要由事件調(diào)度器和網(wǎng)絡(luò)模擬支持系統(tǒng)組成。網(wǎng)絡(luò)模擬器支持系統(tǒng)主要包括：Attribute系統(tǒng)，Logging系統(tǒng)和Tracing系統(tǒng)。Attribute系統(tǒng)主要實現(xiàn)對NS-3仿真實體進(jìn)行仿真參數(shù)的設(shè)置、組織、訪問、修改等；Logging系統(tǒng)是NS-3中新引入的概念，類似于一種基于控制臺的消息記錄模塊，這種機(jī)制在進(jìn)行仿真過程的追蹤和模塊擴(kuò)展的時候極其方便有效；Tracing系統(tǒng)主要用來實現(xiàn)NS-3中的仿真結(jié)果輸出。

NS-3中對網(wǎng)絡(luò)組件的抽象來自于現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)模型，主要包括：節(jié)點(diǎn)（Node）、應(yīng)用（Application）、協(xié)議棧（Protocol stack）、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（NetDevice）、數(shù)據(jù)包（Packets）以及信道（Channel）等。

2 OLSR路由協(xié)議

OLSR（Optimized Link State Routing）路由協(xié)議是Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議中一種經(jīng)典的主動式路由。OLSR路由協(xié)議中的每個節(jié)點(diǎn)通過周期性的交換控制信息來維系整個網(wǎng)絡(luò)的路由表。OLSR協(xié)議中的控制消息主要由HELLO消息和TC消息組成。

HELLO消息用于完成鏈路探測、相鄰節(jié)點(diǎn)探測、以及MPR選擇器集合建立等功能，每個節(jié)點(diǎn)定期發(fā)送本節(jié)點(diǎn)的HELLO消息至周圍的節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)接收到來自其他節(jié)點(diǎn)的HELLO消息之后只進(jìn)行對本地庫信息進(jìn)行更新等處理，而不將其轉(zhuǎn)發(fā)給其他節(jié)點(diǎn)，因此HELLO消息只具備一跳的存活時間。

TC消息用于將節(jié)點(diǎn)的拓?fù)湫畔l(fā)送至整個網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)通過TC消息計算出相應(yīng)的路由表，進(jìn)而實現(xiàn)路由功能，每個節(jié)點(diǎn)的TC消息包含有本節(jié)點(diǎn)的所有鄰居節(jié)點(diǎn)，MPR節(jié)點(diǎn)等信息，與HELLO消息最大的不同點(diǎn)為TC消息需要洪泛到全網(wǎng)絡(luò)中，因此TC消息的生存時間通常設(shè)為最大值，使其能夠抵達(dá)網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)。

由于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的自組織性以及移動性較高等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議并不適用于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，因此在OLSR路由協(xié)議中采用MPR（多點(diǎn)中繼）技術(shù)來使得鏈路狀態(tài)路由適合于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，MPR技術(shù)的工作機(jī)制為：每個節(jié)點(diǎn)選擇部分鄰居節(jié)點(diǎn)作為其MPR節(jié)點(diǎn)，只有被選中的MPR節(jié)點(diǎn)才對接受到的TC分組消息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。通過MPR機(jī)制來控制TC分組在網(wǎng)絡(luò)中的廣播的規(guī)模，減少控制消息分組給網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷，同時避免了形成廣播風(fēng)暴。

3 仿真場景與結(jié)果

本文所選擇的仿真環(huán)境為在Ubuntu 12.04系統(tǒng)下的NS-3.17版本。

仿真場景的大小為1000m*1000m，共有50個節(jié)點(diǎn)以0～20m/s的隨機(jī)速度在區(qū)域內(nèi)隨機(jī)運(yùn)動，其中有10個節(jié)點(diǎn)以CBR模式發(fā)送數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)的發(fā)送速率從12.5Kbps到150Kbps，使用的傳輸協(xié)議為UDP協(xié)議，并同時仿真AODV路由協(xié)議以及DSR路由協(xié)議進(jìn)行吞吐量、端到端延時等性能的對比。

仿真結(jié)果如圖1、圖2：

4 結(jié)語

本文通過使用NS-3的仿真分析，可知OLSR路由協(xié)議有著相較于AODV協(xié)議以及DSR協(xié)議更好的吞吐量以及端到端延時，但這樣的性能優(yōu)勢是通過頻繁的交換控制信息所換取的。越高的控制信息交換頻率可以使得整個Ad hoc網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定，但同時也會加大控制信息的開銷，影響數(shù)據(jù)信息的吞吐量。本文的仿真同時也能表明NS-3是一款方便使用、集合了各家優(yōu)點(diǎn)的可靠的網(wǎng)絡(luò)模擬器，非常適合于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等的開發(fā)。

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作者簡介：舒?zhèn)ケ颍?991-），男，福建南平人，碩士研究生，研究方向：無線通信。