摘 要：路由協(xié)議作為影響網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要因素，是確保移動(dòng)ad hoc網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的關(guān)鍵。開發(fā)良好的移動(dòng)ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議是移動(dòng)ad hoc網(wǎng)絡(luò)要解決的首要問題。移動(dòng)ad hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議也是目前最主要的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本文分析對(duì)比了當(dāng)前兩種種典型的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議DSR、AODV，并在NS2的仿真平臺(tái)下，對(duì)路由協(xié)議DSR、AODV進(jìn)行了仿真。在不同的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模下，對(duì)路由協(xié)議DSR，AODV在分組投遞率給出了詳細(xì)的性能比較分析，從而得出結(jié)論。

關(guān)鍵詞：Ad hoc；網(wǎng)路；路由協(xié)議；仿真

Ad hoc網(wǎng)絡(luò)不依賴于有線基礎(chǔ)設(shè)施，網(wǎng)絡(luò)組織是靈活的，不需要針對(duì)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到基站發(fā)射距離之外的情況進(jìn)行越區(qū)切換，但由于節(jié)點(diǎn)的發(fā)射距離是有限的，節(jié)點(diǎn)之間的通信往往要增加移動(dòng)主機(jī)來轉(zhuǎn)發(fā)[1]。移動(dòng)自組網(wǎng)作為一種新興的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，由于其鮮明的特點(diǎn)，因而具有了其他常規(guī)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所不可替代的應(yīng)用價(jià)值[2]。作為移動(dòng)自組網(wǎng)的核心技術(shù)之一，路由協(xié)議的研究面臨著許多新的困難，而移動(dòng)自組網(wǎng)中的路由協(xié)議是保證網(wǎng)絡(luò)正常高效運(yùn)行的基礎(chǔ)，因此具有很高的研究價(jià)值。這一課題的研究將促進(jìn)移動(dòng)自組網(wǎng)投入到實(shí)際的應(yīng)用領(lǐng)域。本論文研究的主要內(nèi)容有：（1）探討了Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，并深入研究了Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)主要路由協(xié)議：AODV，DSR。（2）深入研究了NS2網(wǎng)絡(luò)仿真軟件，使用NS2軟件對(duì)兩個(gè)重要的路由協(xié)議（DSR，AODV）進(jìn)行了仿真，并選取了幾個(gè)重要的網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)價(jià)參數(shù)（平均端到端延遲、包投遞率）對(duì)仿真結(jié)果作了定量的分析和對(duì)比。

1 AODV、DSR路由協(xié)議分析

按需路由協(xié)議DSR只有在源節(jié)點(diǎn)在尋找一條路徑到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的時(shí)候才開始建立。一旦發(fā)生源節(jié)點(diǎn)在發(fā)送分組時(shí)不能直接到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)路由的情況，就需要啟動(dòng)相應(yīng)的路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制進(jìn)行路由尋找，這樣將勢必會(huì)產(chǎn)生一定的時(shí)延，對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的傳輸來說是非常不利的[3]。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的速度也不斷增加，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化也更加頻繁，為了實(shí)時(shí)維護(hù)挽留過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就需要頻繁地交換信息（如路由更新等），這些控制信息將會(huì)大量占用無線信道資源，也將成為影響用戶數(shù)據(jù)報(bào)文的發(fā)送、降低系統(tǒng)的吞吐量的主要因素；特別是在網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)較多、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化頻繁的情況下，還沒有等到路由算法收斂，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就又發(fā)生了新的變化。由于大量的拓?fù)涓聢?bào)文在無線信道中的存在，無法正常發(fā)送用戶的數(shù)據(jù)分組，會(huì)嚴(yán)重降低系統(tǒng)性能。因此，在這類拓?fù)渥兓鄬?duì)頻繁的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，應(yīng)采用按需路由協(xié)議；而在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定、對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)要求比較高的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，則應(yīng)盡量采用基于表驅(qū)動(dòng)方式的路由協(xié)議[4]。

AODV的路由機(jī)制作為源驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議與DSR比較類似，但是二者相比還是有很多不同的地方。在發(fā)送尋路分組的時(shí)候，AODV的分組中只包含目的節(jié)點(diǎn)信息，而DSR由于是源路由方式，則需要包含所有節(jié)點(diǎn)信息。因此，從這方面考慮，DSR的開銷要大很多。然而，在尋路分組返回時(shí)，兩者的開銷是一樣的，分組中都記錄了整條路經(jīng)的信息。AODV的一個(gè)缺點(diǎn)是假設(shè)所有的鏈路都是對(duì)稱的（Symmetric），無法適用于不對(duì)稱的（Asymmetric）鏈路，而DSR卻不受此條件限制。AODV和DSR的另一主要區(qū)別是DSR支持多路經(jīng)路由而AODV不支持，因此在中間節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)路經(jīng)中斷時(shí)，AODV只能將分組丟棄；而DSR則具備從路由緩存中尋找其他路徑以實(shí)現(xiàn)分組進(jìn)行補(bǔ)救的能力，這個(gè)特點(diǎn)在移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中非常重要。

2 NS2中路由協(xié)議的仿真

為了對(duì)DSDV、AODV以及DSR網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行比較，本研究選擇了在相同的環(huán)境下對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行仿真[5]。本文設(shè)定的仿真環(huán)境是在一個(gè)隨機(jī)方位（random Waypoint）背景下的800×600m 的矩形區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)根據(jù)不同的仿真場景有所不同，結(jié)點(diǎn)最大移動(dòng)速度10m/s，暫停時(shí)間（pause times）可選0，10，20，40，100s，整個(gè)仿真運(yùn)行的時(shí)間為300s。

本文主要介紹不同場景下得到的仿真結(jié)果，并且分析了在變化的節(jié)點(diǎn)數(shù)量和運(yùn)動(dòng)速度場景下，三種路由協(xié)議對(duì)網(wǎng)絡(luò)的包投遞率、平均端到端延遲[6]。以下四圖（圖4、圖5、圖6、圖7）分別是不同個(gè)數(shù)（10，20，30，40）的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)時(shí)AODV與DSR協(xié)議的數(shù)據(jù)包文件的遞交率。

如圖4所示，在10個(gè)節(jié)點(diǎn)的情況下，AODV協(xié)議的包投遞率為100%，而DSR路由協(xié)議在暫停時(shí)間為10s的情況下，性能略微有些下降，包投遞率僅為76%，由此可得出結(jié)論，在節(jié)點(diǎn)較少的情況下，AODV路由協(xié)議的性能要優(yōu)于DSR。原因在于，在路由發(fā)現(xiàn)的過程中，AODV路由協(xié)議建立了反向路由機(jī)制，可以快速的響應(yīng)尋路路由報(bào)文。如圖5所示，在20個(gè)節(jié)點(diǎn)的情況下，兩協(xié)議的性能差異不大，在路由發(fā)現(xiàn)的過程中，由于兩協(xié)議都要建立路由發(fā)現(xiàn)過程，不可避免會(huì)產(chǎn)生無效路由，但由于AODV協(xié)議具有反向路由機(jī)制，對(duì)路由發(fā)現(xiàn)的響應(yīng)要快于DSR路由協(xié)議，所以其的包投遞率的性能也明顯優(yōu)于DSR路由協(xié)議。

在30個(gè)節(jié)點(diǎn)的情況下，如圖6所示，兩協(xié)議的性能很相似，初始階段，包投遞率不到70%，且在暫停時(shí)間為20s時(shí)，兩協(xié)議處于相同的水平，包投遞率還不到65%。在40個(gè)節(jié)點(diǎn)的情況下，如圖7所示，在暫停時(shí)間為2s到40s時(shí)，兩協(xié)議的性能幾乎相等，這是因?yàn)?，由于?jié)點(diǎn)較多，由于DSR路由協(xié)議具有路由緩沖策略，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕l繁變化的情況下，不需要重新發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過程，而直接在緩沖路由中選擇一條替換路由。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為10時(shí)，DSR和AODV的數(shù)據(jù)包的投遞率相似。然而，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為20，30，40時(shí)，AODV比DSR的包投遞率高出15%左右。總之，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)較少時(shí)，DSR和AODV在任何網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)下具有相似的投遞率。而隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的增加，AODV開始表現(xiàn)出比DSR更優(yōu)越的包投遞率。

3 結(jié)束語

作為移動(dòng)計(jì)算的一種特殊形式，移動(dòng)自組網(wǎng)具有其它網(wǎng)絡(luò)所不可替代的地位。對(duì)移動(dòng)自組網(wǎng)中路由協(xié)議進(jìn)行研究是確保該網(wǎng)絡(luò)能否運(yùn)行的關(guān)鍵，但這方面的研究工作目前還開展不久。因此，對(duì)移動(dòng)自組網(wǎng)中的路由協(xié)議的研究是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)特別是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)界有前途的研究領(lǐng)域，具有非常高的研究價(jià)值。本文對(duì)移動(dòng)自組網(wǎng)路由協(xié)AODV、DSR進(jìn)行了比較和分析，同時(shí)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過分析和仿真得到結(jié)論：在不同的移動(dòng)場景下，隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加，兩按需路由協(xié)議的分組投遞率都有所下降，但AODV協(xié)議表現(xiàn)出更好的性能。

Ad hoc網(wǎng)絡(luò)由于組網(wǎng)特點(diǎn)面臨著許多挑戰(zhàn)，該課題的研究還存在著一些需要考慮的研究方面如QoS路由和安全路由等。如何將這些算法應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去，這將是一個(gè)值得探討的話題，也將是今后進(jìn)一步研究的工作。

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基金項(xiàng)目：常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院2013年院級(jí)教育研究重點(diǎn)課題，課題編號(hào)：13JY006。

作者簡介：王曉宇，女，碩士，常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，講師。