摘 要：AODV路由協(xié)議作為Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中一種典型的按需路由協(xié)議，由于其路由開銷低，實現(xiàn)簡單，具有較好的可擴(kuò)展性，所以一直是路由協(xié)議中研究的重點(diǎn)。但是AODV路由協(xié)議在選取路由時僅以跳數(shù)為度量標(biāo)準(zhǔn)，沒有綜合考慮影響網(wǎng)絡(luò)性能的其他因素，所以協(xié)議本身還存在路徑單一，個別網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能量消耗較快等問題。針對以上不足，本文對原有的AODV協(xié)議加以改進(jìn)，綜合考慮了影響網(wǎng)絡(luò)整體性能的移動節(jié)點(diǎn)的能量、負(fù)載和路由的跳數(shù)三個方面的因素，通過加權(quán)值設(shè)計了一個路由代價函數(shù)M。通過參考M值的大小來選取合適的路由，不僅優(yōu)化目的節(jié)點(diǎn)的選路機(jī)制，同時也優(yōu)化了中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。通過仿真實驗表明，改進(jìn)后的協(xié)議與原有AODV協(xié)議相比，在延長網(wǎng)絡(luò)生存期，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量方面均有明顯的改善。

關(guān)鍵詞：Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)；AODV；路由協(xié)議；路由代價函數(shù)M

中圖分類號：TN929.5

1 AODV路由協(xié)議描述

AODV路由協(xié)議主要定義了三種控制消息：路由請求（RREQ），路由應(yīng)答（RREP）和路由錯誤（RERR）消息[1]。當(dāng)源節(jié)點(diǎn)需要一條路由到達(dá)一個新目的節(jié)點(diǎn)的時候，該節(jié)點(diǎn)廣播一條RREQ控制消息來尋找一條到達(dá)該目的節(jié)點(diǎn)的路由。當(dāng)該條RREQ控制消息到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，或者到達(dá)一個具有一條\"足夠新的\"到達(dá)該目的節(jié)點(diǎn)的路由的中間節(jié)點(diǎn)的時候，目的節(jié)點(diǎn)（或中間節(jié)點(diǎn)）沿著逆路徑給發(fā)送該RREQ控制消息的源節(jié)點(diǎn)回送一條RREP控制消息，源節(jié)點(diǎn)接受到RREP消息后就建立了一條有效路由。接收到這個RREQ控制消息的每個節(jié)點(diǎn)存儲一條回到該路由請求源節(jié)點(diǎn)的路由，這樣這條RREP控制消息就能夠沿著一條路由從該目的節(jié)點(diǎn)返回到該RREQ控制消息源節(jié)點(diǎn)[1]。各個節(jié)點(diǎn)監(jiān)視活動路由中到達(dá)下一跳節(jié)點(diǎn)的鏈路狀態(tài)，當(dāng)某個節(jié)點(diǎn)檢測到一條活動路由發(fā)生鏈路中斷的時候，就用RRER控制消息來通知其他節(jié)點(diǎn)該條鏈已經(jīng)中斷。RERR控制消息指出了那些由于本條鏈路中斷而變成不再可達(dá)的目的節(jié)點(diǎn)（也可能是子網(wǎng)）。當(dāng)鏈路斷掉，RERR控制消息被回送給源節(jié)點(diǎn)后，源節(jié)點(diǎn)就重新發(fā)起路由查找的過程。

2 AODV 路由協(xié)議的改進(jìn)方案

2.1 問題的提出

原有的AODV協(xié)議以源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)和路由的新舊作為選擇路由的標(biāo)準(zhǔn)，忽略了影響網(wǎng)絡(luò)整體性能的其它因素，例如，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能量、負(fù)載等。因此有可能會出現(xiàn)下面兩個個方面的問題：

（1）在實際的網(wǎng)絡(luò)中，處在網(wǎng)絡(luò)中心的節(jié)點(diǎn)由于頻繁的參與路由的建立、轉(zhuǎn)發(fā)而致使節(jié)點(diǎn)的能量過早的耗盡，進(jìn)一步導(dǎo)致該路由鏈接斷裂，甚至?xí)?dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的分裂[2]。

（2）當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)量比較大時，許多的鏈路會選用相同的節(jié)點(diǎn)作為路徑的中間轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，尤其是網(wǎng)絡(luò)中心的骨干節(jié)點(diǎn)，這樣會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的流量傳輸不均衡，部分節(jié)點(diǎn)負(fù)載過重，從而發(fā)生擁塞。雖然快速的建立了路由，但是不能立即傳輸數(shù)據(jù)，降低了網(wǎng)絡(luò)的性能[3]。

2.2 改進(jìn)的AODV協(xié)議算法思想

針對上述兩個方面的問題，本文基于AODV協(xié)議對其進(jìn)行優(yōu)化，在綜合考慮節(jié)點(diǎn)能量、負(fù)載的基礎(chǔ)上建立一個代價函數(shù)M[4]，M初始值為0，通過比較代價函數(shù)M的大小來選出一條最佳路由。其中路由代價函數(shù)M根據(jù)節(jié)點(diǎn)的能量和負(fù)載狀況作及時的調(diào)整：

（1）節(jié)點(diǎn)能量≥初始能量40%，M+0。

（2）初始能量40%>節(jié)點(diǎn)能量≥初始能量20%，，M+3。

（3）初始能量20%>節(jié)點(diǎn)能量≥初始能量10%，M+6。

（4）節(jié)點(diǎn)能量﹤初始能量10%的時候，該節(jié)點(diǎn)只接收自己是目的節(jié)點(diǎn)的包，其他包丟棄，并同時進(jìn)行路由修復(fù)。

（5）節(jié)點(diǎn)負(fù)載≤最大負(fù)載50%，M+0。

（6）最大負(fù)載50%﹤節(jié)點(diǎn)負(fù)載≤最大負(fù)載70%，M+3。

（7）最大負(fù)載70%﹤節(jié)點(diǎn)負(fù)載≤最大負(fù)載90%，M+6。

（8）節(jié)點(diǎn)負(fù)載>最大負(fù)載90%的時候，該節(jié)點(diǎn)只接收自己是目的節(jié)點(diǎn)的包，其他包丟棄，并同時進(jìn)行路由修復(fù)。

最后以代價函數(shù)M的值來選取路由，選取的方法同原aodv協(xié)議相同。

3 仿真實驗及性能分析

3.1 分組投遞率

分組交付率是指交付到目的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)分組數(shù)量與源節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)分組數(shù)量的比值，反映了路由協(xié)議的可靠性水平[1]。

3.2 節(jié)點(diǎn)剩余能量對比

通過仿真結(jié)果可以看出，改進(jìn)后的AODV路由協(xié)議根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能量和負(fù)載信息，及時的將網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量分散到網(wǎng)絡(luò)中，使得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能量和負(fù)載更加均衡，提高了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，同時數(shù)據(jù)包的投送比例也有了明顯的提升。

4 結(jié)束語

本文雖然針對AODV路由協(xié)議的不足提出了新的改進(jìn)方法，建立了代價函數(shù)M，但是并未對代價函數(shù)M的取值作深入的推敲，如何根據(jù)實際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來調(diào)節(jié)M的取值大小是今后研究的一個方向。另外，本文對新的AODV路由協(xié)議的實驗分析結(jié)果是在特定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下取得的，如果網(wǎng)絡(luò)環(huán)境發(fā)生較大變化（如節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，移動速度等），都會對實驗結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。而且本文并未考慮實際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，節(jié)點(diǎn)的收發(fā)功率對路由協(xié)議產(chǎn)生的影響等實際問題，在下一步的工作中需要對影響路由協(xié)議的因素要考慮的更加全面。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳林星.移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

[2]王琦進(jìn)，侯整風(fēng).一種節(jié)點(diǎn)低能量避免的AODV改進(jìn)協(xié)議[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2013.

[3]王莎莎，朱國暉，王鑫.Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡路由協(xié)議研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2005.

[4]王研.Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議研究[D].南京大學(xué)，2013.

作者簡介：麻晉文（1983.02-），男，山西聞喜人，本科。

作者單位：蘭州大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，蘭州 730000；中國人民解放軍68056部隊，蘭州 730000