AdHoc路由协议

AdHoc路由协议（通用8篇）

AdHoc路由协议 篇1

随着无线通信技术的迅速发展,有着固定基础设施的无线移动通信网络已被广泛应用。但由于某些特殊场合不具备预先部署的通信设施,如战场、野外考察、救灾现场、临时会议等场合,这就需要一种能够快速自动组网的移动通信网络来加以实现,在此背景下便产生了Ad Hoe网络。

1 Ad Hoc网络概述

Ad Hoe网络,是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的一个多跳的临时性自治系统。Ad Hoe网络中的各节点不仅具有普通移动终端所需的功能,而且具有报文转发能力。Ad Hoc中的每个移动终端设备兼具主机和路由器两种功能:作为主机,终端需要运行面向用户的应用程序;作为路由器,终端需要运行相应的路由协议,根据路由策略和路由表进行分组转发和路由维护工作。

2 Ad Hoc网络特点

Ad hoc网络是由一组配备了无线收发天线的移动终端设备构成的临时性自治通信系统。与传统通信网络比较,Ad hoc网络有如下特点:

1)分布式控制;

2)多跳网络:

3)动态变化的网络拓扑结构;

4)无线传输带宽有限和动态变化的链路容量;

5)网络节点受限制;

6)安全性不高。

3 Ad Hoc网络协议栈

我们参照OSI的标准七层协议栈模型,并结合Ad Hoe网络的特点,将Ad Hoc网络的协议栈划分为五层。其名称及功能概述如表1所示。Ad Hoe网络的工作环境与有线网络有诸多不同,因此所选技术也存在较大差异。

4 Ad Hoc网络路由协议

4.1 Ad Hoc路由协议的概述

Ad Hoc网路路由协议必须采用分布式操作,支持单向链路,避免路由环路现象。同时路由协议还应尽量简单,能够支持节点的“休眠”操作,能够提供安全性保护等机制。具体分类如图1所示。

4.2 几种典型的Ad Hoc网络路由算法

1)DSDV协议

DSDV协议是逐跳的距离矢量路由协议,它是由Bellman-Ford路由协议改进得到的,在DSDV种要求每个移动节点都需要保存路由表。路由表中含有所有可达的目的节点以及它们的距离信息。每个路由表包含的目的序列号用来区分新旧路由。路由表通过周期性的广播来交互路由信息,以确保路由表节点的连通性。路由表更新遵循两个原则:其一是比较节点的路由条目和更新分组中的路由信息。如果节点收到的节点序列号大于路由表中目的节点的序列号,则更新序列号的路由。其二是如果现有的序列号与更新分组中的节点序列号相同,则选择具有更好度量的路由条目。路由表更新由两种方式:一种是全部更新(full dump),即更新所有的路由表信息。另一种是部分更新(Incremental),即只更新发生变化的路由部分。当网络中拓扑结构发生变化时,DSDV算法用来检测链路中断的方法是:当链路层检测到中断时即刻向路由层报告,如果过了一段时间后仍没有收到某节点发送的分组,就认为节点间发生了链路中断。此时,检测出链路中断的节点就会发送一个更新分组。改分组有一个跳数为无穷大的序列号,这样路由表就会进行更新,而重新建立路由需要再次收到丢失节点的信息。在一般情况下,DSDV协议具有较好的收敛性。同时,DSDV协议支持双向链路,这就限制了其在无线网路中的应用。但DSDV算法依赖于更新消息的周期性传输,故DSDV适应于规模较小,网络拓扑相对简单的网络环境。

2)OLSR协议

OLSR是对传统的纯链路状态协议(LSR)进行优化而形成的先应式路由协议,其核心协议是多点中继(MPR,Multipoint Relays)。MPR是通过减少同一区域内冗余重传转发次数来控制网络中广播分组的数量。每个节点在其邻节点中选择它的MPR集,然后使用该集合来计算目的节点的路由。网络中每个节点周期性地广播它们的MPR信息,当节点收到MPR信息后,计算并更新自己到达每个同一节点的路由。MPR机制很大程度地减小了TC消息的现模,同时也大幅度降低了网络中拓扑消息的洪泛数量,降低了控制开销。OLSR提供最短的路径路由,其中间节点有MPR组成。网络越大,MPR机制就越优化。因此OLSR适应于大型的稠密网。

3)DSR协议

DSR协议的特别之处是使用了源路由机制,这些路由被储存在Cache内。被发送的数据分组在其分组头内携带源路由信息。一个Ad hoc网络中的节点欲发送数据到目的节点,但是当它检查自己缓存的中没有到目的节点的路由时,它将启动路由发现过程。DSR机制包含两个部分:即路由搜索和路由维护。当发送数据分组的源节点本事缓存不具备到达目的节点路由信息时,就发起一次路由搜索。源节点通过洪泛一个路由请求报文来建立一条路由,当中间节点收到报文后,首先判断是否曾收到过该ID的请求,如果收到过就丢弃,如果没有收到,就检测缓存中是否存在到达该报文指定的目标节点的路径。如果此路径存在,则沿着该路径反向发送一个路由应答报文。如果没有此路径,则继续向前传送路由请求报文,直到达到目标节点为止。如果路径中某个节点路径失效,就通过路由维护机制,发起一个路由错误报文到源节点,源节点通过缓存中的其他可以到达目的节点的路径,或者再一次通过路由搜索来寻找新的路径。

4)AODV协议

AODV和DSR协议一样,也是一种按需路由获取机制的协议,它根据业务需求来建立和维护路由。AODV路由协议算法包括路由发现和路由维护2个过程:即路由发现和路由维护。

AODV(Ad Hoc On—demand Distance VectorRouting)路由发现的算法思想是:在源节点发送数据前,先查找路由表,如果表内存中存在到达目的节点的路径,则直接转发数据;若没有路径则源节点向其邻节点广播RREQ(路由查找请求)控制分组,收到非重复RREQ分组的邻节点建立或更新逆向路径后再把RREQ广播出去,直到目的节点或时有到达目的节点有效路由的中间节点收到RREQ后沿着逆向路径回复一个RREP(路由回应)控制分组到源节点。

路由维护在终端移动的网络中显得尤为重要。AODV协议设计了多种路由维护方式,包括链路修复、hello包及链路断开后发RERR包。其算法思想是:每个节点周期性地给相邻节点广播hello包。如果在一定时间后邻节点还没有收到,则再次连接的hello包,就确认这条链路已经断开,从而开始广播RREQ进行链路修复。如果修复失败,节点向所有的邻节点广播RERR包。通过RERR的广播来通知其它节点链路已经断开。

5)TORA协议

TORA协议是基于“逆向链路”算法的协议,它是一种具有高度的自适应性的分布式路由算法,主要用于高速动态的无线网络。TOTA的主要特点是:控制消息在拓扑关系发生改变时,只在局部范围内进行传播。所以几点只需要维护相邻的路由信息。TOTA协议分为3个阶段:分别是路由产生阶段、路由维护阶段和路由删除阶段。路由建立和维护采用“高度”作为度量标准来建立有向无回图(DAG),路由创建由QRY(查询)和UPD(更新)两个控制分组完成。路由维护是在节点检测到链路失败时,采用部分链路翻转算法,保证路由正确性维护以目的节点为根的DAG的过程。在路由清除过程中节点广播CLR命令,清除无效路由。

5 总结

Ad Hoc网络具有的分布式、多跳、自组织、动态拓扑、时变信道、资源受限等特点,使得传统的有线网和有中心无线网络的路由协议无法在移动Ad Hoc网络中直接应用。因此,路由技术的研究已成为Ad Hoc网络发展过程中的一个关键性难题,需要我们努力去探索和研究。

参考文献

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[5]周贤善.一种改进的移动Ad Hoc网络分时路由协议研究[J].长江大学学报(自科版)理工卷,2007(2).

AdHoc路由协议 篇2

1.引言

AdHoc无线网络又称移动自组网、多跳网络，最初起源于20世纪70年代的美国军事研究领域，是一种特殊的在不借助中心管理的情况下，在有限的范围内实现多个移动总端的临时互联，它为局域网内的移动通信网络提供了一种灵活的互联方式。AdHoc无线网络组网灵活、快捷，不受有线网络的影响，可广泛应用于军事通信、发生地震或水灾后的营救等无法或不便预先敷设网络设施的场合，具有广阔的发展前景，这方面的研究工作正在不断展开。

2.AdHoc无线网络的结构和特点

AdHoc无线网络具有自身的特殊性，在组建实际使用的无线工作网络时，必须充分考虑网络的应用规模和扩展性，以及应用的可靠程度及实时性要求，选择合适的网络拓扑结构。另外，由于AdHoc网络自身结构的特殊性，设计或组建网络时应充分考虑AdHoc无线网络的特点，有助于我们设计出适合特定网络结构的路由协议，最大限度地发挥整个网络的工作性能。

2.1AdHoc无线网络路由结构

AdHoc无线网络的拓扑结构可分为两种：对等式平面结构和分级结构。在对等式平面结构中，所有网络节点地位平等。

而在分级结构的AdHoc无线网络拓扑结构中，整个网络是以簇为子网组成，每个簇由一个簇头和多个簇成员组成，簇头形成高一级网络，高一级网络又可分簇形成更高一级网络。每一个簇中的簇头和簇成员是动态变化、自动组网。分级结构根据硬件的不同配置，又可以分为单频分级结构和多频分级结构。单频分级结构使用单一频率通信，所有节点使用同一频率;而在多频分级结构中，若存在两级网络，则低级网络通信范围小，高级网络通信范围大，簇成员用一个频率通信，簇头节点用一个频率与簇成员通信，用另一个频率来维持与簇头之间的通信，

对等式平面结构和分级结构使用时各存在优缺点：对等式平面结构网络结构简单，各节点地位平等，源节点与目的节点通信时存在多条路径，不存在网络瓶颈，而且网络相对比较安全，但最大的缺点是网络规模受到限制，当网络规模扩大时路由维护的开销指数增长而消耗掉有限的带宽;分级结构网络规模不受限制，可扩充性好，而且由于分簇，路由开销相对小一些，虽然分级结构中需要复杂的簇头选择算法，但由于分级网络结构具有较高的系统吞吐量，节点定位简单，目前AdHoc无线网络正逐渐呈现分级化的趋势，许多网络路由算法都是基于分级结构网络模式提出的。

2.2AdHoc无线网络路由的特点

AdHoc无线网络是一种移动通信和计算机网络相结合的网络，网络中的每个节点都兼有路由器和主机两种功能。AdHoc网络的特点主要体现在以下4方面：

(1)动态变化的网络拓扑结构：AdHoc网络中没有固定的通信设施和中央管理设备，网络节点可以随机地以任意速度朝任何方向移动，加上无线发射装置发送功率的变化、环境的影响以及信号之间的互相干扰等因素，都会造成网络拓扑结构的动态变化。

(2)有限的资源：提供给AdHoc网络中移动主机的工作能量是有限的，而且移动主机损耗能量越多，将降低AdHoc网络功能;另一方面，网络本身提供带宽有限以及信号之间的冲突和干扰，使移动主机可得到的有限的传输带宽将远远小于理论上的最大带宽。

(3)多跳通信：两个网络节点由于受到可用资源的限制，不能处在同一个覆盖网络内，可采用AdHoc网络多跳通信，实现不同覆盖网络之间的源主机与目的主机之间的通信。

(4)较低的安全性：AdHoc网络节点间通信通过无线信道，传输的信息非常容易受到监听、重发、篡改、伪造等各种攻击，如果路由协议一旦遭受到上述恶意攻击，整个自组网络将无法正常工作。

AdHoc网络路由协议优化研究 篇3

1 Ad Hoc网络体系

1.1 Ad Hoc网络产生发展

移动通信网络一般都是有中心的，要基于预设的网络设施才能运行。例如，蜂窝移动通信系统要有基站的支持，无线局域网一般也工作在有AP(Acess Point)接入点和有线骨干网的模式下。但对于有些特殊场合来说，如战场上部队快速展开和推进，地震或水灾后的营救等场合的通信不能依赖于任何预设的网络设施，而需要一种能够临时快速自动组网的移动网络。作为移动通信的一个重要分支，Ad hoc网络可以满足这样的要求。Ad Hoc技术采用了分组无线网(PRNET,Packet Radio Net)的组网思想，从而产生的一种新型的网络构架技术。与有线网络相比，Ad Hoc网络的工作环境有诸多不同，因此所选技术也有较大差异，主要体现在网络的底3层，即物理层、链路层和网络层，其中网络层的差异最大。Ad Hoc网络最初主要用于军事领域，在战场环境下有着不可替代的作用。由于这种网络不需要基础设施，网络的投资很大一部分在用户终端上，配置快捷方便，构造成本较低，它正逐渐地运用于商业和民用环境。网络运营商可以用它快速地建立一个较大规模的接入网，提供高速接入，这将明显优于其它的接入方式。

1.2 Ad Hoc网络关键技术分析

Ad Hoc网络的设计主要受到以下因素的影响：(1)无线通信技术。Ad Hoc网络数据链路层以下的传输技术主要采用现成的数字无线通信技术，因此其系统性能将在很大程度上受限于低层无线通信技术的性能，包括可能提供的最大数据传输速率、端到端的传输时延以及网络吞吐量等;(2)节点密度。节点密度对网络拓扑结构的复杂程度有直接的影响，节点密度越高，端到端的传输路径的跳数就越多，数据分组的整个传输过程中受网络拓扑改变的影响越明显，路由控制机制也将越复杂;(3)节点移动速度。节点的移动速度将在很大程度上决定相邻节点间相对网络拓扑结构的变化，移动速度越高，相邻节点间的越区切换越频繁，节点间的逻辑拓扑结构的稳定性越差，路由器的路由计算和交换负荷越大;(4)通信负荷和通信模式。节点的源端流量特性和流量分布将直接影响到网络的吞吐性能，并进而通过网络流量水平影响到移动Ad Hoc网络设备的设计，特别是对路由和缓存机制所需的各项关键资源的预留和控制。Ad Hoc网络的关键技术包括物理层自适应技术、信道接入技术、路由协议、服务质量保证(QoS)、广播和多播、安全问题、网络管理、传输层服务、网络互联技术。

2 Ad Hoc网络路由技术

常规的路由协议主要有两种：一种是基于距离矢量的路由协议，一种是基于链路状态的路由协议。但是它们都不适合在网络环境中运行。这是因为Ad Hoc网络的特性为路由协议的设计提出了新的问题和挑战，包括动态变化的网络拓扑、单向信道的存在、有限的传输带宽、无线移动终端的局限性。Ad Hoc网络路由协议的任务是实现路由，但由于Ad Hoc网络具有动态拓扑、有限带宽、终端受限、存在单向信道等特点，对在其上运行的路由协议便提供出了许多具体而严格的要求。相对于有线网络，Ad Hoc网络的要求主要有分布式路由算法，较少的路由开支，具有良好的可伸缩型，具有自适应性，可以快读变化的网络拓扑结构和较低的电能损耗。

Ad Hoc网络中典型的主动路由协议、按需路由协议和分级路由协议，具体包括DSDV(主动路由协议)、DSR、AODV和TORA(按需路由协议)、ZRP(分级路由协议)。主动路由协议也被称为表驱动路由协议、先应式路由协议，其路由发现策略类似于传统的路由协议。DSDV(目的序列距离矢量协议)是一个基于传统的一路由选择算法经改良而发展出来的一种表驱动路由协议，它的最大优点是解决了传统距离矢量路由协议中的无穷环路问题。按需路由也被称为反应式路由协议、源启动按需路由协议。与主动路由协议不同的是，按需路由仅在需要路由时才由源节点创建，因此，拓扑结构和路由表内容是按需建立的，它可能仅仅是整个拓扑结构信息的一部分。通信过程中维护路由，通信完毕后便不再进行维护。DSR路由协议、AODV路由协议、TORA路由协议为主要几种按需路由协议。分级路由协议，自组网规模增加，平面路由方案就会因链接和处理开销的增大而变得不适用。解决办法之一便是采用分级层、群路由方案以获得可扩展的有效路由。其中，ZRP(区域路由协议)就是典型的分级路由协议，它混合使用主动和按需路由策略，巧妙地结合了这两种路由协议的优点，将整个网络分成若干个以节点为中心、一定的跳数为半径的虚拟区。

3 基于NS2的Ad Hoc网络协议仿真

由UC Berkeley分校和VNT项目组联合开发的NS2(Network Simulator version 2)网络仿真器，NS2是一个源代码开放并涵盖了众多应用、协议、网络类型和业务模型的仿真平台，具有很好的开放性，通常运行在类Unix或Linux平台上。NS2中的组件一般都是由两个相关的类来实现的，一个在C++中实现，另一个在OTcl中实现。这种方式被称为分裂对象模型。组件的主要功能通常在C++中实现，OTcl中的类主要提供对象面向用户的接口。用户可以通过OTcl来访问对应的C++对象成员变量和函数。作为面向对象的网络模拟器，NS2由编译和解释两个层次组成，编译层次包括C++类库，而解释层次包括对应的OTcl类，用户以OTcl解释器作为前台来使用NS2。

由于NS2是在Unix系统上开发的开源软件，所以它必须运行在Unix和类Unix系统上。而考虑到各种其它工具软件使用的方便性，可以用Cygwin软件来模拟Unix环境，从而在Windows系统上安装NS2。本文所使用的软件环境为:Window XP SP2+Cygwin2.51+NS2.29。NS2的所有组件都在/home/userName/ns-allinon-2.29/ns-2.29目录下，定义其为～ns。下面则是新的协议组件EAODV过程。(1)在～ns目录下添加协议组件目录eaodv;(2)向Tcl机制注册EAODV类，这里需要修改NS2系统的Tcl代码，使得当设定的路由协议为EAODV时，会调用新增的Agent/EAODV类，进入～ns/tcl/lib，修改ns-lib.tcl，如下：

这表示当无线移动节点指定路由协议为EAODV时，将会调用create-eaodv-agent成员函数来初始化。所以要在这个文件中定义create-eaodv-agent成员函数，代码如下:

从这个函数的定义中可以看到，创建的Agent/EAODV对象最后将和一个移动节点$node绑定在一起;(3)向注册定义的包头;(4)向C++编译层增加包类型定义。除了向Tcl注册外，还要把包类型增加到底层的C++机制中，以便在编译时生成真正在底层要使用的结构;(5)编译新增的协议组件。

一个完整的仿真是通过Tcl脚本来控制的，所以就要编写脚本并且配置所有参数，定义网络参数，然后在程序的主要部分，首先需要使用下列语句生成一个仿真器对象，然后配置移动节点对象信息。要生成移动节点对象，首先需要配置这些节点的参数，如地址类型、路由协议、连接层等。仿真场景生成，主要包括节点运动场景设计和网络流量场景设计，最后仿真退出处理。在仿真程序的最后部分要给出仿真结束前的一些处理，包括停止各个节点的事件、关闭跟踪文件，终止仿真器实例等。衡量Ad Hoc网络路由协议性能的指标通常包括定性指标和定量指标。定性指标从整体上描述网络某个方面的性能，如安全性、分布运行性、提供无环路由、是否对单信道支持等定量指标可以更细致地刻画网络某方面的性能。一般常用包投递率、端到端平均延迟、路由开销等三个指标。

利用上述NS2配置及使用特点，多种移动场景和流量场景的条件下，对四种经典路由协议(AODV、DSDV、DSR、TORA)进行了仿真，并按照上述的性能指标进行定量比较。仿真结果表明，大多数情况下，按需路由协议(AODV、DSR、TORA)比主动路由协议(DSDV)能取得更高的包投递率。这和预想的结果一致，是由它们的实现机制决定的。对于平均端到端延迟比较，所有协议中DSDV具有最小的端到端平均延迟，随着网络拓扑的复杂和节点运动的加快，DSDV的先应式路由渐渐不适合于网络拓扑的变化，此时，其端到端平均延迟就增加并且高于那些反应式路由协议。对于开销比较来说，通过仿真可以发现，各种路由协议的路由开销差别显著，比较四种路由协议的开销值，DSR开销最小，TORA开销最大。由于TORA、DSR和AODV都是按需路由协议，它们的开销将随节点移动性的减小而降低，随着网络负载的增加而增加。

4 结语

Ad Hoc网络不依赖于固定网络设施，网络组织灵活，节点不会因为移动到基站发射距离之外而要越区切换，由于节点的发射距离有限，节点之间的通信往往要经过中间节点转发，因而研究网络的多条路由十分必要。本文在介绍Ad Hoc网络相关原理和内容基础上，深入研究了网络仿真软件NS2，用其对几种常见经典的路由协议进行分析。本研究工作以期对Ad Hoc网络认识和理论有进一步发展。

摘要：目前的移动通信大多需要有线基础设施(如基站)的支持才能实现。为了能够在没有固定基站的地方进行通信,一种新的网络技术Ad Hoc应运而生。Ad Hoc网络不需要有线基础设备的支持,通过移动主机自由地组网实现通信。在阐述Ad Hoc网络结构的基础上,着重就自组网的关键路由技术进行了研究,并介绍利用NS2(Network Simulator Version2)对于选择有效的能耗保护路由的数值仿真分析。

关键词：Ad Hoc网络,路由协议,NS2,仿真

参考文献

[1]马强,宋玲,陈凤.Ad Hoc网络中基于蚁群的多路径路由算法[J].微计算机信息,2009,03.

AdHoc路由协议 篇4

近年来, 移动技术得到了飞速的普及和发展, Ad Hoc网路成为发展中最快的技术之一, 军事方面是Ad Hoc网络最初应用的地方, 但是随着无线通信技术和终端技术的发展, Ad hoc在许多领域里取得了长足的发展。在个人领域, Ad hoc可以实现电脑和手机之间的通信及个人设备之间的通信, 在商业领域, Ad hoc能实现构建虚拟教室和讨论组及其他一些新的移动应用。拥有平等的地位在所有网络中的节点, 任何中心控制节点不需要外设, Ad hoc网络, 他属于一种特殊的无线网络, 不仅正常移动终端所具有的功能网络中节点拥有, 而且还有能力传送报文。

2 Ad Hoc网络路由协议

2.1 路由协议的分类

世界上没有统一的标准, 对Ad hoc网络路由协议进行分类, 一些典型的分类图被我们总结出来, 如图1所示。我们在文中主要介绍了按需路由协议, 只有在需要一个路径时, 它开始构建, 源节点只需要对自己使用的路由进行搜索和维护, 并不是所有的路由节点。因此不需要按需路由协议也被称为被动路由协议。所以在整个网络拓扑信息中内容可能只是一部分, 典型的按需路由协议AODV、DSR、TORA。

2.2 按需路由协议DSR和AODV

2.2.1 DSR协议

基于源路由模式按需DSR路由协议。在DSR协议, 当源节点发送报文被目的地节点接收时, 其数据头携带到目标节点的路由信息, 一些网络节点的地址组成了该路由信息, 通过中继其目的节点接收报文从源节点, 路由维护和路由发现两个构成了路由协议。测试当前使用的路由是路由维护过程中检测, 源节点获得目标节点的路由是路由发现的主要作用。

2.2.2 AODV协议

在DSDV协议基础上, 结合相似的DSR根据按需路由机制提出了改进行成了AODV协议。和DSR协议不同, AODV协议数据头的报文携带的路由信息可以是不完整的。数据转发使用逐条分组, 动态路由表建立和维护依靠中间点。反向路由和前向路由两部分的建立是AODV路由发现过程。

2.2.3 NS2仿真

使用的基本操作流程NS2仿真如图2所示。

3 AODV路由协议的改进

3.1 协议改进

从路由的发现过程对AODV协议进行改进, 主要改进在传递的时候选择最优路径、尽量减少分组的数据传次数减少路由开销和增加路由的投递率, 文中提出了一种跨层多路径路由协议, 针对AODV路由协议进行能源消耗、负载和跨度设计的结合。新的协议借鉴DSR的多路径思想, 增加选择最优路径的机会。考虑能源消费和路由路径的跳跃数, 设计新路径的选择原则。考虑到节点的负载问题, 提出一种新的自适应负载机制, 增加路径的稳定性和降低分组的数量。

新的路由协议的路由发现过程使用局部最优到全局最优策略。节点接收到请求数据包 (RREQ) 来自新的路由, 那么它将采取一个新的道路路径质量和路由表路径质量值进行比较, 最大的路径质量为目标节点新的路由表项。新的协议我们定义为CLMAODV协议。

4 结论

网络的性能在改进了路由协议之后得到了明显的提升, 路由的开销减少了, 增加了分组投递率。由于在路由的选择过程中我们考虑了一些因素, 所以牺牲了一些延迟, 但是总体来说, 整体性能得到了提高。

参考文献

AdHoc路由协议 篇5

移动Ad Hoc网络是近年来通信领域研究的热点之一, 它将移动通信技术和计算机网络技术有机结合, 是一种多跳的临时性无中心通信网络。该网络由一组可移动的节点组成, 不需用现存的通信网络基础设施作支持, 可以在所需要的地点快速建立起移动通信网络, 在此网络中每一个终端均可按需求不受限制地移动[1]。在通信网络遭受局部损坏时, 该分布式控制和无中心的网络结构可以较好地保持剩余的通信能力, 保证重要通信不间断, 表现出较强的通信保护能力。

在移动Ad Hoc网络中, 由于终端的随机移动等原因, 基于无线信道构建的各移动终端间的网络拓扑结构可能随时随地发生变化。由于移动终端的发射功率有限, 当网络中的移动终端需要与通信范围之外的终端建立通信时, 就必须通过中间节点进行转发。移动Ad Hoc网络中的移动终端虽然具有灵巧、轻便、移动性好等优点, 但也存在电源有限、内存偏小、CPU性能低等不足。

移动Ad Hoc网络具有开通即时性、动态不间断性和环境自适应性等特征, 通常应用在没有或者不需要、不便于利用现有通信网络基础设施的情形下, 如军事通信 (战术互联网、舰艇、飞机编队等) 、灾难救援、医疗、科学考察、紧急服务、移动会议、无线传感器网络等, 在通信领域发挥着越来越重要的作用。

1 移动Ad Hoc网络路由协议

移动Ad Hoc网络路由协议是移动Ad Hoc网络的关键技术之一, 设计移动Ad Hoc网络时需要综合考虑终端的通信需求、网络能力和运行环境。

路由协议有多种分类方法。从发现路由方略上分, 路由协议主要分为主动路由协议和按需路由协议。主动路由协议是指在各个节点上保持一个或多个路由表, 路由表中包含着该节点到网络中其它所有节点相同、最新的路由信息。为了维护路由表, 每个节点需要定期对整个网络发布路由信息, 以便维护网络的拓扑结构与节点路由信息。主动路由协议的优点是当用户有通信需求时, 只要路由存在, 节点便可以直接从路由表中获得路由, 不需要进行路由搜索, 在一定程度上有效地保证了网络的实时性和服务质量。缺点是主动路由协议占用了带宽、CPU和其它资源, 不利于网络服务区域的拓展, 也不容易建立节点分布较密集的移动网络。按需路由协议更能满足移动Ad Hoc网络的动态、带宽和功率等约束条件。按需路由协议中的节点不需要维护实时准确的路由信息, 只在源节点有通信需要时, 根据网络状况和算法搜寻路由即可[2]。按需路由协议的优势是路由表是按需建立的, 无需定期发布路由更新信息, 成本较低, 能有效降低能耗, 节省带宽等网络资源, 大大延伸网络生存时限。不足之处在于当网络终端有通信需求时, 倘若没有所需要的达到目的节点的路由时, 则需要搜索、创建新的路由, 不适合实时性要求很高的通信需求。

由于路由协议的设计与网络逻辑结构有着密不可分的关系, 所以从网络逻辑视图的角度, 路由协议又通常分为平面结构路由协议和集群结构路由协议。平面路由协议, 即逻辑视图属于平面结构, 各节点的地位作用相同且平等。其优点是在网络中没有特殊的节点, 路由协议具有较强的抗干扰能力, 流量也均等地分布在网络之中。此种路由协议没有节点移动性管理任务, 减少了大量辅助性工作。此种路由的主要不足是路由协议不具可扩展性, 不能运用于大规模网络中。集群路由协议, 是指网络由多个集群组成, 其节点被分为两类, 即普通节点和群首节点。相同集群的普通节点和群首节点共同担负着维护所在集群的路由信息, 但主要职责又有所不同。群首节点主要负责所管辖集群拓扑信息的压缩和摘要处理, 并与其它群首节点及时交换处理后的拓扑信息。运用集群路由协议可以较好地达到两个主要目的:一是可以减少参与路由计算的节点数, 减少路由表, 降低交换路由信息所需的通信成本, 降低维护路由表所需的内存开销;二是可以根据所需集群形成需要, 构建特定的较为稳定的子网络, 减少拓扑结构变化对路由协议造成的影响。集群路由协议的最大优点是适用于大规模网络环境, 可扩展性、适应性好;主要缺点是群首节点的性能对全网性能的影响比较大, 也即群首节点的可靠性和稳定性直接影响整个网络的稳定性与可靠性, 这就要求为维持节点在不同集群之间漫游的协议管理, 必然要增加技术和人力等成本开销。

根据是否使用GPS等提供的坐标位置和速度等定位信息, 又可将路由协议分为地理定位辅助型路由协议和非地理定位辅助型路由协议。在移动Ad Hoc网络中, 主要采用地理定位辅助型路由协议。地理定位辅助型路由协议主要用于定向路由, 通过统一时钟实现全网同步。及时、准确的地理定位信息可以大大提高此路由协议的性能。大部分地理定位辅助型路由协议可以利用GPS等的位置信息进行相关改进。

不同类型的移动Ad Hoc网络路由协议具有各自不同的优势, 在设计移动Ad Hoc网络时, 要根据实际情况选择合适的路由协议。随着通信和网络技术的发展, 应在研究已有路由协议的基础上不断研究设计新的路由协议, 使移动Ad Hoc网络性能达到最佳。

2 移动Ad Hoc网络安全

在移动Ad Hoc网络中, 网络安全对移动Ad Hoc网络的可靠应用起着极其重要的作用, 其在军事和商业领域的应用更加突出。由于移动Ad Hoc网络的网络拓扑呈动态变化, 不需要依赖于任何预置的基础设施, 加之其脆弱的无线链路及有限的能量和带宽资源等, 因而相对于传统通信网络, 移动Ad Hoc网络更易受到各式各样的安全攻击和威胁, 包括信息被窃听、数据被篡改和重发、身份被更改与伪造、服务被破坏等。有效防止和解决移动Ad Hoc网络存在的安全问题, 可从访问控制、加密、认证等方面着手。在移动Ad Hoc网络中, 不仅存在对网络访问控制的需求, 而且存在对访问网络提供的服务控制的需求。要防止非授权节点加入网络, 非法节点加入网络和离开网络时都需被检测。在部分网络系统中有的不需要身份识别和认证, 便可通过节点验证来访问服务。通常情况下, 根据不同的网络结构和不同的安全级别要求, 访问控制的实现方式也有所不同。集中式的较低安全级别要求的网络, 采用服务器控制即可, 相关用户可通过ID加密码控制。访问控制主要通过身份识别和相关认证来保证, 网络安全既要保证合法用户顺利访问服务, 又要确保非授权用户被拒绝访问服务, 还要防止合法用户对受保护的网络资源进行非授权的访问。

确保网络安全的基本方法就是加密, 要保证移动Ad Hoc网络安全就要加强加密系统的密钥管理。在移动Ad Hoc网络中所有节点都容易受到攻击、破坏, 如果在移动Ad Hoc网络中使用一个CA来管理整个网络节点的公开密钥, 那么一旦该CA节点受到攻击破坏或被敌方捕获, 整个网络就会崩溃。因此, 移动Ad Hoc网络中最适合的安全策略就是信任分散, 也就是将对一个CA的单独信任分散到对多个节点的联合信任。针对不同的网络环境需要制定相应的安全认证协议。建立在密码基础上的安全认证协议, 体现了密钥交换的安全理念, 即参与密钥生成者不是一个或少数几个人, 而是有众多参与者, 这使得网络攻击者的侵犯无法破坏密钥的生成。这种机制还为密码更新和完善提供了有效途径, 参与密钥生成者之间的安全通信, 可根据动态变化的密码随时建立。此种情况下, 即便网络攻击者破解了当时的密码, 也不可能掌握曾经和未来的密码, 从而大大降低了网络信息外泄的概率。在移动Ad Hoc网络中, 如果采用非对称加密体制, 用户个人密钥安全与各节点公开密钥的判别就成了一个核心问题。如果从始至终都采用对称加密体制, 则很容易遭受攻击者侵犯, 也很难避免本网络中不良节点的恶意损害。秘密共享体制的自组织CA有针对性地研究了证书可用性问题, 科学地提出了符合移动Ad Hoc网络特点的证书服务模式和框架。

3 结语

关于移动Ad Hoc网络安全问题, 有待进一步研究, 比如:如何通过创新、改造, 切实建立起具有自适应、可调控的网络安全方案;如何降低算法的复杂程度, 减小对资源的需求;如何降低能耗和功率, 既减少对相邻节点的干扰, 又以更小的功率支撑更大的范围, 增加网络容量[3]。移动Ad Hoc网络由于其可移动性、自组织性和便利性, 已成为网络通信迅猛发展的热点领域, 其发展中形成的明显特性对移动Ad Hoc网络技术的进一步发展都提出了新的要求。新要求的不断实现, 将使移动Ad Hoc网络得到更进一步的发展。

参考文献

[1]R RAMANATHAN, JASON REDI.A brief overview of mobile ad hoc networks:challenges and directions[J].IEEE Communications Magazine, 2002, 40 (5) :20-22.

[2]夏磊.移动Ad Hoc网络路由协议的研究[J].计算机与网络, 2008 (11) :50-53.

AdHoc路由协议 篇6

Ad hoc网络是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的多跳临时自治系统。路由协议一直是Ad hoc网络研究的重点。根据不同的路由策略,Ad hoc网络的路由协议可以分为基于拓扑的路由协议和基于位置的路由协议。与传统的基于拓扑的路由协议相比,基于位置的路由协议利用节点的位置信息来指导包的转发,其基本思想是利用节点的位置信息来选择下一跳,将包向目的节点的方向上进行转发,不需要对路由进行建立和维持,具有开销小、高可扩展性、高性能等优点。为使位置信息得以有效利用,基于位置的路由协议的研究有两个要点:一是假设源节点在发消息时已知目的节点的位置信息的基础上,设计出基于位置的路由协议;二是位置信息服务的实用性,位置信息服务需要记录节点位置信息的实时更新情况,以应答位置查询。

2 基于位置的路由协议与比较

基于位置的路由协议主要有:DREAM、基于定额的位置信息服务GL、基于家乡区域的位置信息服务SLURP,以及基于位置的路由协议LAR、GPSR、GRA、GEDIR、ZHLS、GRID、Geo TORA、GDSR和GZRP等。

(1)协议对位置信息的利用程度

Ad hoc网络的路由协议包括3个部分:查找路由、转发数据分组、路由维护。根据对位置信息的利用程度,可以将这些协议分为部分的和完全基于位置信息的路由协议。在此介绍的几种路由协议中,只有GRID仅根据节点位置信息就能解决路由协议的3个问题,因此,它是完全基于位置信息的路由协议。其他协议仅利用位置信息解决其中部分问题。

(2)协议间比较

影响位置的路由协议性能的两个重要因素是网络规模和网络拓扑变化程度。位置辅助的路由协议和基于位置信息的路由协议差别在于是否保存路由表。当网络规模很大时,前者将增加节点的存储开销。若网络拓扑变化频繁,位置辅助的路由协议需要不停地发送RREQ查找路由,这会引入过多的找路时延和开销。同时,链路变化快,导致很多数据分组在传输过程中丢失。而对于基于位置信息的路由协议,节点根据自己掌握的当前位置信息转发数据分组,不存在事先找路的问题,没有找路时延。此外,基于位置信息的路由协议只需要知道本地的拓扑信息,即便网络拓扑变化频繁时,也可根据本地拓扑信息找到最新的有效路径。LAR在DSR中用地理位置信息限制路由查找分组广播的范围,它可用于其他采用泛洪找路的协议(比如AODV)中,以降低开销。LAR可根据实际定义相应的期望域和寻找域,其本质仍为反应式路由,当网络变化快时,将频繁修复链路,但不适合网络拓扑变化过快的环境。DREAM能保证无路由环路。每次转发都将分组发送给目的节点方向的多个节点,类似于提供了到目的节点的多条路径,且某条链路上分组的丢失不会影响其它链路上的分组,鲁棒性好,DREAM中的控制分组只有位置更新分组和ACK分组,且分组携带信息较少;更重要的是,节点根据自己的移动速度独立确定发送位置更新分组的周期,且只有移动节点才发送位置更新分组,最大限度地节省了控制分组占用带宽。DREAM虽然限制了到目的节点的泛洪范围,但其本质还是基于泛洪的。因此,DREAM不适用于节点数目多、数据量大的网络。Terminodes和GRID属于分层路由,适合于大规模网络。在Terminodes中,节点同时保存多条到某个节点的anchor路径,可适应高速变化的网络拓扑;同时,在多条独立的路由上传输数据分组可均衡网络中的流量,降低网络拥塞发生的可能性。GRID中的路由生存时间较长,路由对节点的移动不太敏感。另外,路由控制分组的开销与网络中节点密度关系不大。相反,在其他路由协议(如DSR,AODV,LAR,ZRP等)中,一旦路径上的任一中间节点移动,就可能导致整条路由失败。

3 Ad hoc网络位置信息服务

基于位置的路由协议研究中的一个主要挑战为,如何得知目的节点的准确位置信息。一些协议(如,DREAM和LAR)在协议中包含了位置信息交换的过程,而大部分基于位置的路由协议假设有一个独立的机制为节点提供位置信息。比如所有地理转发路由协议都假设目的节点的位置为已知。实际上,在这些协议的仿真过程中,位置信息不产生任何开销的提供给了全部节点。这样会导致仿真结果显示包含了对目的节点位置信息维持过程的某些协议的开销要更高,如DREAM协议。因此,对这种独立的位置交换机制,即位置信息服务的研究是对基于位置的路由协议的研究过程中的重要组成部分。

目前已有的Ad hoc网络位置信息服务可以被分为三种类型:反应式位置系统,先验式位置数据库系统和先验式位置分发系统。

3.1 反应式位置系统(RLS)

反应式位置服务系统基于需要对位置进行查询。反应式位置服务系统可以归为all-for-some方式,网络中的所有节点保持所需的某些其它节点的位置信息。反应式位置服务可以分为RLS和RLS’。

在RLS协议中,当移动节点需要另一个节点的位置,且该位置信息未知时,发起节点首先向邻居节点询问所需节点的位置信息。当邻居节点在一定时间内未对其有所反馈时,节点将全网泛洪位置查询包。与RLS相类似的按需协议有LAR,DSR和LOTAR等。

3.2 先验式位置数据库系统

先验式位置数据库系统可以分为两种类型:家乡区域型位置服务和基于定额的位置服务。在先验式位置数据库系统中,网络中的一些特定节点充当其它一些特定节点的位置数据库。节点移动至一个新的位置时将位置信息更新给该节点的位置数据库节点,即位置数据库服务器;当需要寻找节点的位置时,对该节点位置数据库服务器查询其所在位置。大部分位置数据库系统可以称为all-for-some模式。即网络中所有节点都作为数据库服务器,并且每个数据库服务器维持网络中一些特定节点的位置信息。

3.3 先验式位置分发系统

在先验式位置分发系统中,网络中所有节点都定期接收一个指定节点的位置更新。即,在某个指定节点的位置信息表中,所有节点的位置信息都是有效的。先验式位置分发系统可以称之为all-for-all方式,网络中每个节点维持所有其它节点的位置信息。

先验式位置分发系统可以分为六类:DLS(DREAM位置服务),SLS(简单位置服务),LEAP(图例交换与增加协议),蚁群算法,地理区域概要服务,航位推测法(位置预测技术)。

DREAM位置服务(DLS)由DREAM协议作者提出。每个更新位置信息表的位置信息包(LP)包含源节点的调整,这些调整基于源节点的速度和LP包传输的时间等。当Ad hoc网络中的每个节点以指定速率传输LP包给较近的节点,并以较低速率传递给较远节点。移动节点传输LP包的速率取决于从它最近一次位置更新点移动的距离。

DREAM通过对LP包传输的频率及长度对位置信息的精确程度进行控制。

近距离LP包传输:

远距离LP包传输:每个近距离LP包发一个远距离LP包,或每秒发送一个远距离LP包,

其中,为移动节点传输范围,为移动节点平均速率,为比例因子。在DLS中,较近节点为1跳邻居节点;更新至较远节点的LP包全网节点更新,包括较近节点。

4 结论

基于位置的Ad hoc网络路由协议一般要求每个节点都必须配有一个可以确定自身位置的定位系统。各个节点周期性地广播Hello包,将自己的当前状态、准确的地理位置告知其通信半径内的邻节点。这样,每个节点都存有一张表,用来记录邻节点的地理位置信息。在进行数据传输之前,源节点需要知道目的节点的地理位置,并把这个信息写入数据包头部,目的节点地理位置的确定由位置信息服务来完成,源节点首先更新该信息,然后根据某种数据包传输策略选择一个合适的邻节点进行数据转发,直至到达目的节点完成整个传输过程。为维持位置信息的实时性和有效性,基于位置的Ad hoc网络路由协议需要有位置信息服务来辅助其完成数据包的转发过程。为此,本为主要介绍了现有基于位置的路由协议以及位置信息服务的研究情况。

基于位置的路由算法既不需要建立、也不需要维护路由,因此通常认为基于位置的路由具有高度的扩展性,对于经常的拓扑变化也具有较好的鲁棒性。移动自组织网络中的节点通常采用便携式的电池供电,由于它常处于比较恶劣的工作环境,所以它的能量资源、计算能力和带宽都非常有限。这就决定了移动自组织网络协议的设计应以能源有效性为研究目标。在设计基于位置的Ad hoc网路路由协议时,协议的开销应成为衡量位置路由协议优劣的重要因素。

参考文献

[1]R.Jain,A.Puri,and R.Sengupta.Geographical routing using partial information for wireless ad hoc networks.IEEE Personal Communications,pp.48-57,February2001.

AdHoc路由协议 篇7

1 能量问题

由于Ad Hoc网络是一个能量受限系统, 所以导致了所有节点间的路由路径都变得非常不稳定。另外, 能量也决定了网络中节点的生存周期。特别是对于Ad Hoc网络而言, 移动性是其最大的特点之一, 而频繁的移动或者其它原因都会导致节点的能量消耗殆尽, 使节点失去效果, 进而使整个网络的拓扑发生变化, 严重影响了网络的性能和寿命。如何解决能量问题, 最终讨论的焦点都落在了以下两个方面:提升电池供电能力, 降低移动节点的能量消耗。对于前者而言, 过去三十多年都没有发生过实质性技术层次突破的电池技术使其受到了巨大的限制。所以, 能量问题最终还是归结于移动节点的能耗问题。据此, 功耗CMOS技术、可变始终速率的CPU、快速存储器等硬件设计技术相继出现。尽管这些技术使节点的大部分能量都节省了下来, 但由于人们需求的不断增长, 低功耗的硬件设计技术难度也在不断增加。近年来, 如何通过其它层协议的设计实现高效的能量控制成为了最新的课题。

2 典型路由协议

(1) DSDV (Destination Sequenced Distance Vector) [2]

DSDV是一种无环距离矢量路由协议, 它是传统的Bellman-Ford路由协议的改进, 它被认为是最早的自组网路由协议, 通过给每个路由设定序列号以避免产生路由环路。

(2) DSR (Dynamic Sourcee Routing porotcol)

DSR是一种动态源路由选择协议, 特别为Ad Hoc网络中的移动节点所设计, 不需要周期性的发送和更新报文, 简单, 但是非常有效。

(3) AODV (Ad Hoc on-demand Distance Vector Routing)

AODV协议综合了DSR和DSDV协议这两种算法的优势。与DSDV不同之处在于, AODV只维持所需的路由, 是反向的, 并且缩小了所需广播的数量, 是一种纯粹的按需路由协议。

3 仿真分析

网络仿真是进行网络技术研究的一种基本手段。作为几中常见的系统仿真软件之一的NS2网络仿真平台, 它从抽象、仿真、场景生成、可视化及可扩展性等方面都有较好的可塑性和延展性, 且是一种免费的、开源的软件。用户使用Otcl与C++共同编程的方法, 对自己所需的网络模型进行模拟和仿真[3]。在NS2中, 能量模型作为节点的一个属性存在, 定义在ns/energymodel[.cc and.h]中, 能充分显示移动主体的能量水平。在模拟的最初阶段, 能量模型具有一个初始值initial Energy_, 能给出移动节点发送和接收数据包时候的能量消耗, 代码分别为:tx Power_和rx Power_。NS2仿真模型主要包括四个部分, 分别是模拟场景、业务流量模型、移动节点参数和能量模型[4]。模拟场景用来设定节点的运动范围, 一般设定为平面场景;业务流量模型用来产生网络的业务量, 给予网络移动的数据传输负荷;无线信道模型用来设定Ad Hoc网络无线传输的特性, 包括电台天线模型、信号传输距离、MAC层类型等;能量模型用来设定节点的各项能量参数, 它代表着移动节点的能量水平。

使用的能量效率性能指标为:a.平均能耗 (ATE, Average total energy) 。其定义为仿真时间内所有节点消耗的能量之和与所成果接收的数据包之和的比值。平均能耗越小, 说明在相同时间内, 处理数据包所需要的能量越小, 网络性能越好。b.网络生存时间 (Network life time) 。其定义为从Ad Hoc网络建立开始, 到其中的第一个节点能量首先被耗尽所经历的时间。网络生存时间越长, 网络中节点的能量消耗就比较均衡, 整个网络连通时间就可能越长, 避免因节点能量过早消耗而出现网络分割的问题, 进而延长网络中节点间的通信时间。由于场景设置中存在随机的参数, 为减少随机性的影响, 坐标轴中的每个数据点都进行了5次仿真, 并且求其平均值。

4 结论

就本文所讨论的Ad Hoc网络能量效率的问题而言, DSDV协议的能量效率要好很多。但对于一个实际的无线网络来说, 不能单就以上两点中的任何一点来对网络的路由协议进行考虑, 需要综合实际情况与现实意义对其加以分析。

参考文献

[1]王金龙.Ad Hoc移动无线网[M].北京:国防工业出版社, 2004:3-4.

[2]李志远, 覃科.Ad Hoc路由协议研究综述[J].桂林航天工业高等专科学校学报, 2007, 1:26-28.

[3]徐雷鸣, 庞博, 赵耀.NS与网络模拟[M].北京:人民邮电出版社, 2003:4-8.

AdHoc路由协议 篇8

无线Ad hoc网络的前身是分组无线网 (Paeket Radio Network) 。它是由一些相对独立的节点通过自我组织而形成的一种特殊新型无线网络, 其中, 节点既能充当信息接受或者发送终端, 又具备充当数据包转发的路由器的功能。

2 AODV协议

在AODV算法中, 如果源节点没有到目的节点的路径, 那么源节点将通过洪泛路由请求 (RREQ) 发起一个路由发现, 在RREQ分组的传输过程中, 中间节点只在第一次收到该分组时进行处理, 建立了一条反向路径, 反向路径条目至少要保存到RREQ分组穿越网络并且RREP反馈到源节点。如果稍后又收到相同的折RREQ分组, 则丢弃。一旦RREQ分组到达目的节点或存有到目的节点有效路由的中间节点时, 节点就回复一个路由应答 (RREP) 分组。RREP分组沿着逆向路径回传时, 此路径上的每一个节点都建立前向路由条目, 记录下当前的目的节点序列号, 同时产生到源节点的路由生存时间。不在RREP分组的回传路由上的节点建立的反向路由会因超时而被删除。由于RREP分组是采用RREQ分组建立的路由向前传送, 所以AODV算法只支持双向链路。

当节点回应RREQ分组而把RREP分组反馈到源节点时, 到发送RREQ分组的源节点的逆向路由已经建成了。如果节点收到多个RREP分组, 它会更新路由信息, 并根据目的节点序列号及跳数来决定取舍。节点只有在再次收到的RREP分组的目的节点序列号大于或等于原来的但跳数更少时, 才再次发送RREP分组。

3 改进算法

定义:路径的生存能力反映了路径的可用性能, 生存能力较大的路径更具有优越可用性。它主要由时间延时、可用带宽和路径生存活力来决定。令路径的生存能力为M, 则M可以表示为 (1) :

其中, λ, x, δ为调和系数, P为路由生存能力的平衡因子, 根据路径中数据包的探测情况而自行设定。Bandwidth、T、E分别代表路径的带宽、时间延时和路径生存活力, 而Bandwidth_B、T_B、E_B分别表示路径的带宽、时间延时和路径生存活力的估计标准值, 该值可根据实际情况进行估计。

路由建立的过程, 是一种通过请求/应答的不断循环获得多路由信息的过程。当源节点需要向目的节点发送数据且源节点又无到目的节点的路由时, 它就泛洪RREQ到整个网络。具体的传输探测包EERQ经过中间节点的过程如下:

(1) 当在传输的过程中EERQ中时延域大于有效时间域τ, 则该EERQ包由于在寻找路径的时间延时过长而失效。

(2) 根据该节点的节点记忆路由表中的存储容量标志Isfull, 其值为0的时候丢弃该EERQ包, 转 (7) 。其值为1的时候, 启动该节点的处理数据包定时器。

(3) 中间节点收到探测包RREQ后, 检查该节点的邻接表, 判断其临节点中是否有大于或者等于探测包RREQ中经过链路的带宽, 并进一步确定其值是否大于或者等于带宽域Bandwidth值。假如是, 则转 (4) ;否则, 此节点拒绝该包, 转 (7) 。

(4) 计算本节点的路径生存活力, 并将计算结果同探测包EERQ中的路径的生存活力域E进行比较。如果小于, 就更新此域值;否则, EERQ中路径的生存活力域值E保持不变。

(5) 检查该节点的处理数据包定时器是否关闭, 如果是, 则转 (7) 。根据节点自身的生存活力E来启动RREQ转发数据计数器并设定计数器的值。其生存活力E的值通过下式来计算。

(6) 再在探测包中判断自己是不是目的节点。若是, 则马上建立一个反向路由指向源节点, 并再与先前的进行比较, 假如有相同的路径, 则删除;没有, 就将EERQ存入该节点的存储器中。否则转 (8) 。

(7) 丢弃该包。

(8) 继续洪泛此EERQ探测包。

当所有探测包EERQ到达目的节点时, 形成的多路径可能存在链路的重复, 即由不同的EERQ包从源节点到目的节点的路径当中, 可能存在有重复的链路段。

4 仿真实验

网络拓扑结构是一个节点随机分布在1000 m×1000 m的平面矩形区域的网络模型, 移动节点数为50 m/s到100 m/s。MAC层采用IEEE 802.11, 采用恒定比特率 (Constant Bit Rate, CBR) 数据流, 仿真时间为900s, 其中节点最大停留时间变化范围是0s、40s、80s、120s、160s。在对AODV_MQS、DSR和AODV进行模拟性能评估时, 主要考虑如下性能参数:数据报文投递率PDF (Packet delivery fraction) , 数据报文端到端平均时延 (Average end to end delay) , 路由开销 (routing overhead) 。其主要性能参数见表1。

数据包分组成功投递率PDF:

端到端的平均时延Ta:

路由开销R_P:

由此可以看出, 三种曲线整体上都呈现出了上升的趋势, 这主要是因为随着网络节点数量的增多, 在有限的范围空间内, 节点之间相对的距离更加接近, 节点移动所带来的链路毁坏几率变小, 所以整个路径的稳定性就会上升。

5 结束语