劉一利　張家鋼　朱潼昕

摘? ?要：在節(jié)點數(shù)目、移動性以及網(wǎng)絡(luò)負(fù)載等不同的情況下，按需方式的路由算法在性能上有著明顯的優(yōu)勢。AODV協(xié)議屬于按需路由協(xié)議，本文使用OPNET仿真軟件對其進(jìn)行仿真，重點仿真了路由跳數(shù)、路由發(fā)現(xiàn)時間、網(wǎng)絡(luò)延遲和負(fù)載等屬性，通過仿真一方面驗證了協(xié)議流程，另一方面驗證了相關(guān)屬性。

關(guān)鍵詞：AODV? 路由協(xié)議? OPNET仿真

中圖分類號：TN929.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）03（c）-0133-02

Abstract： In the case of different nodes， mobility and network load， on-demand routing algorithm has obvious advantages in performance. AODV protocol belongs to on-demand routing protocol. In this paper， OPNET simulation software is used to simulate it， focusing on the simulation of routing hops， routing discovery time， network delay and load. On the one hand， the protocol flow is verified by simulation， on the other hand， the relevant attributes are verified.

Key Words： AODV; Routing protocol; OPNET simulation

1? AODV路由協(xié)議簡介

MANET，又稱移動多跳網(wǎng)或移動對等網(wǎng)，不用借助任何中間網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，可在有限范圍內(nèi)實現(xiàn)多個移動終端間互聯(lián)互通。該網(wǎng)絡(luò)中路由協(xié)議的選擇至關(guān)重要，一個好的路由協(xié)議應(yīng)具備分散性、自組織、自修復(fù)等特點，并對無線頻譜帶寬限制有適應(yīng)性，能利用多跳屬性實現(xiàn)負(fù)載均衡。目前采用較多的路由協(xié)議有AODV、DSDV、DSR、TORA和ZRP等。

AODV路由協(xié)議（Ad Hoc On-demand Distance Vector，AODV）是應(yīng)用廣泛的按需路由協(xié)議之一，包含RREQ（路由請求）、RREP（路由響應(yīng)）、RERR（路由錯誤）及HELLO信息4類報文，路由發(fā)現(xiàn)、路由維護(hù)和路由更新3個過程。各節(jié)點維護(hù)路由表，分別對不同報文進(jìn)行處理，維護(hù)路由信息的正確有效。該協(xié)議基于傳統(tǒng)距離向量路由機(jī)制，使用目標(biāo)序列號防止發(fā)生路由死循環(huán)，使用中間主機(jī)回答機(jī)制，源主機(jī)可快速獲得路由，但可能產(chǎn)生過時路由。缺點是周期性廣播報文，需要消耗一定能量和網(wǎng)絡(luò)帶寬。

2? OPNET仿真軟件及其特點

OPNET公司源于MIT（麻省理工學(xué)院），1987年發(fā)布了第一個商業(yè)化的網(wǎng)絡(luò)性能仿真軟件，提供了具有重要意義的網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化工具，使得具有預(yù)測性的網(wǎng)絡(luò)性能管理和仿真成為可能。OPNET公司的第一個商用化產(chǎn)品為Modeler，在此基礎(chǔ)上又開發(fā)出了其他產(chǎn)品，使得其產(chǎn)品的種類更加豐富。

Modeler的主要特點如下。

（1）層次化的網(wǎng)絡(luò)模型。使用無限嵌套的子網(wǎng)來建立復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

（2）簡單明了的建模方法。Modeler建模過程分為3個層次：進(jìn)程（process）層次、節(jié)點（Node）層次以及網(wǎng)絡(luò)（Network）層次。在進(jìn)程層次模擬單個對象的行為，在節(jié)點層次中將其互連成設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)層次中將這些設(shè)備互連組成網(wǎng)絡(luò)。幾個不同的網(wǎng)絡(luò)場景組成“項目”，用以比較不同的設(shè)計方案。這也是Modeler建模的重要機(jī)制，這種機(jī)制有利于項目的管理和分工。

（3）有限狀態(tài)機(jī)。在進(jìn)程層次使用有限狀態(tài)機(jī)來對協(xié)議和其他進(jìn)程進(jìn)行建模。在有限狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)和轉(zhuǎn)移條件中使用C/C++語言對任何進(jìn)程進(jìn)行模擬。用戶可以隨心所欲地控制仿真的詳細(xì)程度。有限狀態(tài)機(jī)加上標(biāo)準(zhǔn)的C/C++以及OPNET本身提供的400多個庫函數(shù)構(gòu)成了Modeler編程的核心。OPNET稱這個集合為Proto C語言。

（4）對協(xié)議編程的全面支持。支持400多個庫函數(shù)以及書寫風(fēng)格簡潔的協(xié)議模型。OPNET已經(jīng)提供了眾多協(xié)議，因此對于很多協(xié)議，無需進(jìn)行額外的編程。

3? 基于OPNET的AODV協(xié)議仿真及性能分析

為了分析AODV路由協(xié)議的性能，可以通過仿真軟件OPNET直觀地呈現(xiàn)出來。

3.1 場景設(shè)置

網(wǎng)絡(luò)區(qū)域設(shè)定為1km×1km，由24個終端節(jié)點和1個FTP服務(wù)器節(jié)點組成，每個節(jié)點均配置使用AODV協(xié)議，并指定移動軌跡。配置6條數(shù)據(jù)傳輸鏈路，鏈路模型為IP.G711.Voice，如圖1所示。重點分析路由跳數(shù)、路由發(fā)現(xiàn)時間、網(wǎng)絡(luò)延遲和負(fù)載。

3.2 仿真分析

在數(shù)據(jù)傳輸過程中，由于節(jié)點移動，為保持鏈路的暢通，需要進(jìn)行新的路由發(fā)現(xiàn)，如圖2所示。在不同時刻，節(jié)點16和節(jié)點10之間的路徑是不同的，如16-17-6-10和16-17-21-12-10，與AODV協(xié)議原理相一致，即路由自組織特性。

圖3所示分別為路由跳數(shù)、路由發(fā)現(xiàn)時間、網(wǎng)絡(luò)延遲和負(fù)載實時結(jié)果。各時刻的數(shù)值變化與實際網(wǎng)絡(luò)情況和路由協(xié)議原理相一致，即經(jīng)歷從路由發(fā)現(xiàn)到路由維護(hù)再到路由更新的過程，各參數(shù)在數(shù)值較大時對應(yīng)路由發(fā)現(xiàn)過程或路由更新過程，數(shù)值較小時對應(yīng)路由維護(hù)過程。從圖3（b）可以看出，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載與延時的對應(yīng)關(guān)系，即當(dāng)負(fù)載較大時，網(wǎng)絡(luò)的延時較大，這符合客觀規(guī)律及數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)中的運行原理。因此，在實際應(yīng)用中，可以適當(dāng)選擇合理的數(shù)據(jù)類型，以達(dá)到負(fù)載和效率的統(tǒng)一，如可以多使用UDP類型的應(yīng)用服務(wù)，以減小負(fù)載，同時滿足時效性。

4? 結(jié)語

本文利用OPNET仿真軟件對MANET中使用的AODV路由協(xié)議進(jìn)行仿真，通過仿真呈現(xiàn)出了無線網(wǎng)絡(luò)的自組織性，即在節(jié)點移動情況下，所有節(jié)點可以自主地進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)組網(wǎng)互通。同時，利用OPNET軟件自帶的分析功能對AODV路由協(xié)議的相關(guān)性能進(jìn)行分析，對于在實際應(yīng)用中采用AODV路由協(xié)議具有一定的指導(dǎo)意義。在特殊環(huán)境使用該協(xié)議考慮路由安全性時，就需要對路由協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)，但會導(dǎo)致部分性能下降。因此需要綜合考慮，以達(dá)到安全與效率的平衡。

參考文獻(xiàn)

[1] 范亞芹，王琳珠，孫慧穎.基于OPNET的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)AODV路由協(xié)議仿真[J].吉林大學(xué)學(xué)報，2009（5）：534-538.

[2] 馮言志，馮元，李金.基于OPNET的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)建模與仿真[J].四川兵工學(xué)報，2009（3）：97-99.