陳 圳 梁建武

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AODV協(xié)議的簡便改進與NS2仿真

陳 圳 梁建武

中南大學 信息科學與工程學院，湖南 長沙 410000

隨著網(wǎng)絡的發(fā)展，無線網(wǎng)絡發(fā)揮著越來越重要的作用，無線自組網(wǎng)作為無線網(wǎng)絡的一種重要形式，因其自組織、多跳、分布式控制的特點，近年來受到業(yè)界眾多學者的關注也得到了不斷增加的應用。無線網(wǎng)絡拓撲動態(tài)變化，一個自適應的體系架構與運行機制對于無線多跳自組網(wǎng)來說非常重要，有許多針對AODV協(xié)議的改進，對自適應無線多跳自組網(wǎng)絡體系架構與機制進行了一種簡單而有效的改進，并設計了具體的NS2代碼。

NS2；AODV；無線自組網(wǎng)

對于一種按需路由協(xié)議的改進，我們考慮改進就要盡可能用最少的改動獲得最大的改進。目前AODV的改進方法已有不少，本文提出一種具體的設計，它僅充分利用現(xiàn)有而未用到的AODV協(xié)議的一些資源，來實現(xiàn)明顯的性能提升。

1 AODV協(xié)議的工作原理

AODV協(xié)議主要就是三種分組。路由請求分組RREQ、應答路由請求的應答分組RREP和報告路由斷裂的修復分組RERR。在AODV協(xié)議下，一個節(jié)點要發(fā)送數(shù)據(jù)，首先看本地路由表，如果有目的節(jié)點，就直接發(fā)給他，如果沒有，就向所有鄰居發(fā)送請求分組，收到請求分組的鄰居，先查緩存，看是不是重復的，然后看自己是不是目的節(jié)點，是的話向請求節(jié)點發(fā)應答分組，不是的話查自己的路由表有沒有到這個目的節(jié)點的，有就向這個節(jié)點發(fā)請求，沒有的話，就繼續(xù)向它的鄰居轉發(fā)請求。通過這種方法找到目的節(jié)點后，目的節(jié)點回發(fā)應答分組來應答，收到應答的節(jié)點，先判斷自己是不是源節(jié)點，是就成功建立鏈路，開始發(fā)送數(shù)據(jù)，不是就向下一個節(jié)點發(fā)送應答分組，直到源節(jié)點。這個過程可以演示為這張圖，A為了向I發(fā)數(shù)據(jù)，先向鄰居發(fā)請求分組，鄰居幫它找I繼續(xù)向鄰居的鄰居發(fā)請求，直到I，然后沿路回發(fā)應答分組。

圖1

因為這個網(wǎng)絡是動態(tài)的，可能過一會兒這條路就不可用。所以AODV協(xié)議還有一個修復分組，一條正在使用的鏈路上面的節(jié)點定期向鄰居廣播HELLO分組，當發(fā)現(xiàn)鏈路斷裂，如果這個斷點離目的節(jié)點不大于可修復距離，它就向目的節(jié)點廣播請求分組，就像建立鏈路時一樣從斷點修復鏈路，如果與目的節(jié)點距離大于可修復距離，它就往上游發(fā)送修復分組，上一個節(jié)點收到修復之后，先發(fā)請求看能不能重新建立，不能就再往上一級發(fā)，直到讓源節(jié)點收到這個修復分組。類似深度優(yōu)先搜索一樣先走到底之后一級一級回溯找其他路。這就是整個AODV的一個的工作原理。

2 AODV改進設計[1]

通過分析AODV工作原理發(fā)現(xiàn)，如果網(wǎng)絡比較穩(wěn)定，鏈路之后就不需要改變，但是如果網(wǎng)絡不穩(wěn)定，鏈路頻繁的斷裂它去重建就會占用大量的網(wǎng)絡資源，也就是說它其實并不是很符合無線自組網(wǎng)的動態(tài)變化的特征。AODV沒有把當前網(wǎng)絡狀態(tài)考慮到路由算法中，而是采用簡單的深搜的想法。在AODV中，發(fā)送HELLO維護了一個節(jié)點的鄰接表，我們充分利用這個表改進主要是對路由選擇，在請求分組加一個link number，來記錄某條鏈路所有節(jié)點的臨接節(jié)點的數(shù)目，然后我們規(guī)定直到目的節(jié)點收到請求之前，中間節(jié)點不能發(fā)送答復，這樣就能統(tǒng)計出一條通往目的節(jié)點鏈路的鄰居節(jié)點數(shù)，目的節(jié)點收到請求后，就去計算鏈路每個節(jié)點的平均鄰居個數(shù)NANumber，之后不管什么時候，收到了請求，就去比較平均鄰居個數(shù)，如果路徑長度基本相同而鄰居節(jié)點數(shù)比原來的大，就選這個路徑，發(fā)回答復，修改鏈路。AODV是鏈路斷了才去重新修，改進之后是在沒斷的時候就去定期維護一條最可靠的鏈路，變被動為主動。充分地利用鄰接表，衡量鏈路的可靠性。選最可靠的鏈路就減少了重啟路由發(fā)現(xiàn)的概率，用協(xié)議自有模塊來提升性能。

3 NS2的仿真具體設計

在Linux平臺下用NS2進行模擬，主要方法是按上述介紹的流程對NS2現(xiàn)有協(xié)議代碼修改，多次運行，然后數(shù)據(jù)處理，用圖表分析性能。主要做這些修改：原aodv_packeth.h增加定義請求和答復分組的link_number，aodv_rtable.h和aodv_rtable.cc增加鏈路平均節(jié)點數(shù)nanumber，aodv.h和aodv.cc增加鄰居節(jié)點總數(shù)，增加緩存不同路徑的平均節(jié)點數(shù)并且擇優(yōu)選擇的代碼，然后告知NS2用我們的新協(xié)議（記為CAODV）和我們修改過的那些文件。然后重新編譯。我們以1平方公里為自組網(wǎng)的仿真區(qū)域，仿真時間設為300s，節(jié)點數(shù)目在10-100之間以10為間距遞增，節(jié)點隨機移動的速度在2m/s～20m/s 之間。通過Trace文件提取數(shù)據(jù)并繪圖：

圖2

由圖2可知，節(jié)點的增多，兩協(xié)議的路由發(fā)現(xiàn)均下降，負載增多，因為節(jié)點增多，增加了網(wǎng)絡連通性，轉發(fā)增多。

圖3

由圖3知，移動越快，兩協(xié)議路由發(fā)現(xiàn)負載都增加，但是CAODV整體性能要更好一些。自適應網(wǎng)的改進還有很多方法，本文的方法在輕巧的基礎上獲得了一定的性能提升，可以方便現(xiàn)有設備的使用。

[1]周德榮，夏齡，田關偉，等.一種改進的AODV路由協(xié)議的實現(xiàn)與仿真[J].實驗室研究與探索，2014（11）：67-71.

The Simple Improvement of AODV Protocol and NS2 Simulation

Chen Zhen Liang Kemmu

College of information science and engineering, Central South University, Changsha Hunan 410000

With the development of network, the wireless network plays a more and more important role, wireless ad hoc network as a kind of important form of wireless network, because of its self-organization, multi hop, the characteristics of distributed control, in recent years by the attention of many scholars in the industry has also been increasing application. The dynamic change of wireless network topology, an adaptive architecture and running mechanism for wireless multi hop ad hoc networks is very important, many improvements on the AODV protocol, this paper of adaptive multi hop wireless self-organized network architecture and mechanism of a kind of simple and effective improved, and design the specific code in NS2.

NS2; AODV; Wireless Ad Hoc Networks

TN929.5

A

1009-6434(2016)6-0222-02

陳圳（1996—），男，福建省，中南大學通信工程2013 級本科生。