基于Glomosim的移动自组织网络MAC协议的研究

基于Glomosim的移动自组织网络MAC协议的研究

摘要：无线移动Ad Hoc网络(MANET)是一种不依赖任何固定设施的移动无线多跳网络。由于Ad Hoc网

络的拓扑结构和资源限制,一个有效和分布式的MAC协议是一个挑战性研究工作。本文运用Glomosim仿真软件分析了典型的Ad Hoc网络MAC协议。然后根据这些协议的设计机制、解决问题的方法进行讨论和性能对比。

关键词：Ad Hoc；MAC协议；Glomosim

0 引言

移动自组织网络(MANET)在军事、商业和教育环境中的应用,尤其是在战争、野外活动中有着其他各种固定网络无法比拟的优势,使得多跳、无线自组网络成为近年来研究的热点。由于它具有自组性、临时性、无基础设施要求及易于架设等特点,被广泛应用于战场信息系统建设、紧急救援救灾指挥、会议交流、野生动物追踪、海底及空间探索等领域。无线网络多以多路复用信道作为通信基础,与采用点到点连接的网络相比,存在一个关键的技术问题,即当信道的使用发生竞争时,如何分配信道的使用权。在无线网络中,完成该功能的是数据链路层DLC的介质访问控制(MAC)子层。无线网络的性能(吞吐量、时延等)完全取决于MAC子层的接入协议。因而制定适当的MAC子层协议规则,根据网络业务特性有效地配置信道资源,提高无线资源的使用效率,提高系统的容量和传输质量一直是国内外学术界研究的重要课题之一。。本文运用Glomosim仿真软件分析了典型的Ad Hoc网络MAC协议。然后根据这些协议的设计机制、解决问题的方法进行讨论和性能对比。

1 Ad Hoc网络MAC协议介绍

1.1 MAC协议简介

Ad Hoc网络的链路协议可以被划分为两个子层：链路控制子层LLC和信道接入子层MAC，链路控制子层完成链接控制、分簇等与信道无关的链路控制功能。信道接入子层控制节点访问无线信道，为上层提供快速、可靠的报文传送支持。当发送数据时，MAC层要完成以下任务：首先按照某种规则从逻辑链路层接收数据，然后执行媒体访问规程，查看网络是否可以发送；一旦网络可以发送，它将给数据附加上一些控制信息，把数据及控制信息以规定的格式(帧)送往物理层。当接收数据时，MAC要完成以下任务:首先它从物理层接收数据帧并检查数据帧中的控制信息，从而判断是否发生传输错误。如数据正确，则去掉控制信息后将其送至逻辑链路层。由于 AdHoc网络没有中央控制机制，与普通的单跳网络(无线局域网、蜂窝网络)相比，网络冲突可能更容易发生。传统的MAC协议需要进行改进才能适用于 AdHoc 网络中。目前针对媒质共享竞争的问题，已经有ALOHA、时隙ALOHA、CSMA(载波侦听多路访问)，以及IEE802.11所采用的CSMA。MAC层主要就是由这些媒质接入方案充当。由于ALOHA、时隙ALOHA、CSMA都存在媒质冲突、终端暴露以及终端隐藏等严重的问题，所以，后来就有带冲突检测和冲突避免的CSMA媒质接入方案的提出，被用在了当前的IEE802.11无线局域网方案中。我们将在下一节中对这几种信道接入协议进行分析和介绍。

1.2 MAC协议的性能指标

MAC 协议是Ad Hoc 网络组网的基础，也是网络节点通信的第一步，只有高效、公平、有序地组织网络中的所有通信节点的链路层通信能力，才能保证上层路由协议的正常运行，从而保证网络的整体性能。运用准确的理论分析方法有效地度量MAC 协议的性能好坏，对我们研究并改进协议的工作有重要的现实意义。对MAC 协议接入性能的评价，主要是从它对网络整体性能(吞吐量和时延)的影响来进行的，也定性地分析节点的信道接入效率的公平性指标。一种好的MAC 协议应在下述方面达到最优：1)、获得尽可能高的网络吞吐量；2)、延迟尽可能小；3)、公平、有效地使用无线信道的有限带宽资源，改善信道接入的公平性。

但是，在Ad Hoc 网络环境中使以上各方面指标都达到最优是不可能的，只能根据不同种类通信业务对网络性能要求进行折中。从上述三个方面做出评估，将对一个MAC 协议在实用中是否可行给出衡量，这些对于研究协议十分重要。人们常用定性办法评估协议，定量方面给出衡量办法不多，下面具体描述几个MAC 协议的性能指标： 1.2.1 吞吐量

把单位时间内在信道上成功传输的信息量定义为吞吐量。假设帧长固定，帧长度为L bit ，且单位时间(以下设为s)内成功传输的帧数为n ，则吞吐量可表示为nL bps(比特/秒)。通常，用信道传输速率R(bps)，对吞吐率归一化，归一化的吞吐率S 表示，即

S=R

L n

=nT

这里T=L/R 是指每帧在信道上的发送时间。

如果在信道上帧不发生碰撞，且帧间隙为零的话，信道将被最大限度地使用，这时nL=R ，即吞吐率S=1。相反，如果信道上所有的帧发生碰撞，即成功传输的帧数n=0的话，吞吐率达最小值S=0，这里信道传输速率是指消息在信道上的传输过程中，每单位时间内所传输的理论信息量。通常情况下，一个通信系统是不会始终工作于最大吞吐量状态下的，经常会出现过载情况，所以需要引入“饱和吞吐量”(Saturation Throughput)的概念，在随机接入中，随着负载增加，吞吐量达到最大值，称为“最大吞吐量”。但是随着负载的进一步增加吞吐量却显著降低，也就是系统不能长时间工作在最大吞吐量，所以“最大吞吐量”这种性能指标在实际应用中是没有意义的。随着负荷增加，系统从最大吞吐量降到一个稳定值，这就是上述的饱和吞吐量。 1.2.2 时延

衡量网络传输能力的重要指标之一是将一个分组从源节点传到目的节点的时延。对于整个网络而言，某一帧从进入缓冲器的时刻开始，至成功地到达目的站接收缓冲器的时刻为止的一段时间，称为帧的传输时延。当某帧被成功地传输时，其时延主要是发送等待时间(即为获得信道使用权的等待时间，称为接入时延)和该帧在信道上的传输时间(即刀组成。如果发生碰撞或者传输错误，延迟时间还应包括由于重传而带来的时延。由于每帧的传输时延可能不同，一般取一帧的平均传输时延(用符号D 表示)作为帧时延的量度。通常用一帧的传输时间(T)对平均传输时延(D)归一化。假定网络中的链路具有相同的信道容量，各节点具有相同的处理能力，则节点由于重传而带来的时延和传输时延都是一致的。在讨论网络时延性能的影响时只考虑接入时延部分，即认为对网络时延的主要影响是由网络的接入时延造成的。接入时延定义为：节点从有数据需要发送到数据的实际发送的时间间隔。它是反映单个节点接入效率的重要参数，但是不能反映网络整体性能。 1.2.3 公平性

公平性在流量控制、缓存管理和调度中是一个普遍的概念。一般来讲，对公平性最直观的理解就是保证没有一个用户被刻意地歧视或过分地优待。对于采用MAC协议来共享介质的网络，从带宽分配的角度分析，实现公平性的目的就是为了调整MAC层的接入，使得网络中的不同节点，同一服务级别协定(Service Level Agreement, SLA)的不同流(一对确定的入口节点和出口节点之间所有单向流量)，或者不同SLA的流都有“公平的”机会接入网络，或者说，可以“成比例”或者“加权”地分配到带宽资源。同时，这种分配不依赖于节点在网络中所处的具体位置。因此，这里所谓的公平性也就称为MAC协议公平性，为解决MAC 协议公平性所提出的算法，就称为MAC协议公平性算法。IEEE8 02.3, IEEE8 02.5 以及IEEE 802.6等标准中定义的多种MAC协议，都包含MAC协议公平性算法的。

1.3 Ad Hoc网络中几种典型的MAC协议

MAC 协议可以分为同步协议和异步协议。同步MAC 协议中,所有节点在时间上是同步的。异步MAC 协议采用分布式的控制机制,其信道接入多是基于竞争模式的。MAC协议也可以分为发方驱动协议和收方驱动协议。收方驱动协议是由收方通知发方自己已经准备好接收数据,如MACA - BI。发方驱动协议是发方通知收方自己有数据需要发送,如MACA。现有的大多数协议都是发方驱动的,也有少数协议是混合式的。MAC 协议还可以分为单信道、双信道和多信道协议。单信道协议中,所有的信号都在同一个信道上传输。为了减少冲突,可以把信道分成控制信道和数据信道,分别传输控制信号和数据信号,避免数据信号和控制信号的冲突。而ISM频带是一个典型的多信道环境,采用多信道MAC 协议更能适应Ad Hoc 网络环境的要求。本篇论文主要集中于对单信道协议当中具有代表性的几种MAC协议的仿真研究。

1.3.1 ALOHA协议(Pure ALOHA&Slotted ALOHA)

ALOHA协议和它的后继者CSMA/CD都是随机访问或者竞争发送协议。随机访问意味着对任何站都无法预计其发送的时刻；竞争发送是指所有发送的站自由竞争信道的使用权。

Aloha协议或称Aloha技术、Aloha网，是世界上最早的无线电计算机通信网。它是1968年美国夏威夷大学的一项研究计划的名字。由该校Norman Amramson等人为他们的地面无线分组网设计的。70年代初研制成功一种使用无线广播技术的分组交换计算机网络，也是最早最基本的无线数据通信协议。取名Aloha，是夏威夷人表示致意的问候语，这项研究计划的目的是要解决夏威夷群岛之间的通信问题。Aloha网络可以使分散在各岛的多个用户通过无线电信道来使用中心计算机，从而实现一点到多点的数据通信。由此可见，ALOHA采用的是一种随机接入的信道访问方式。

ALOHA协议分为纯ALOHA和时隙ALOHA两种。即Pure ALOHA&Slotted ALOHA。

ALOHA协议的思想很简单，只要用户有数据要发送，就尽管让他们发送。当然，这样会产生冲突从而造成帧的破坏。但是，由于广播信道具有反馈性，因此发送方可以在发送数据的过程中进行冲突检测，将接收到的数据与缓冲区的数据进行比较，就可以知道数据帧是否遭到破坏。同样的道理，其他用户也是按照此过程工作。如果发送方知道数据帧遭到破坏（即检测到冲突），那么它可以等待一段随机长的时间后重发该帧。

时隙ALOHA协议。思想是用时钟来统一用户的数据发送。办法是将时间分为离散的时间片，用户每次必须等到下一个时间片才能开始发送数据，从而避免了用户发送数据的随意性，减少了数据产生冲突的可能性，提高了信道的利用率。

1.3.2 载波监听多点接入(CSMA)

CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）

即载波监听多路访问/冲突检测方法

它起源于上节所提到的ALOHA网所采用的争用型协议，并进行了改进，使之具有比ALOHA协议更高的介质利用率。另一个改进是，对于每一个节点而言，一旦它检测到有冲突，它就放弃它当前的传送任务。换句话说，如果两个站都检测到信道是空闲的，并且同时开始传送数据，则它们几乎立刻就会检测到有冲突发生。它们不应该再继续传送它们的帧，因为这样只会产生垃圾而已；相反一旦检测到冲突之后，它们应该立即停止传送数据。快速地终止被损坏的帧可以节省时间和带宽。

它的基本工作原理是：发送数据前先监听信道是否空闲，若空闲，则立即发送数据.在发送数据时，边发送边继续监听，若监听到冲突,则立即停止发送数据。等待一段随机时间，再重新尝试。

1.3.3 多点接入冲突避免协议(MACA)

MACA(Multiple Access with Collision A voidance)

是一种用于单频网络的媒体接入控制协议，力求解决Ad Hoc 网络中的隐终端和暴露终端问题,它使用RTS-CTS的握手机制。发送节点在发送数据前,首先向收方发送RTS 信号,进行信道预留,接收节点收到RTS 信号后,回送一个CTS 信号,其它收到RTS 或CTS

信号的节点采用二进制指数退避算法(BEB) 延迟数据发送,以避免冲突。此外,MACA 还考虑了功率控制,对节点的发送功率进行控制,从而提高网络负载能力并节约能量。如果一个节点监听到了CTS 信号(发送RTS 者除外) ,就暂时禁止发送数据,降低输出功率,这使得信道可以在空间复用。由于RTS/ CTS 帧的长度很小,与CSMA 相比,MACA 减少了数据包冲突。但是,在MACA 中依然存在冲突,特别是在RTS/ CTS 帧交互期间。另外,MACA 没有采用链路层确认机制,冲突后需要超时重发。由于采用BEB 退避算法,信道接入的公平性很差。

1.3.4 IEEE80

2. 11 DCF

IEEE 802. 11 协议在RTS/ CTS 控制帧基础上又增加了确认(ACK) 机制。并且，802.11 摈弃了传统的CSMA 技术，采用了CSMA/ CA 技术。在802. 11 协议中，DCF (Distributed Coordinated Function) 机制是节点共享无线信道进行数据传输的基本接入方式,它把CSMA/ CA 技术和确认(ACK) 技术结合起来。除了使用基于RTS/ CTS

的虚拟载波侦听机制,还可以使用帧分割技术，使得在信道差错率较高的情况下提高网络性能。802. 11协议同样采用了二进制指数退避,所以无法保证信道接入的公平性。现有的Ad Hoc 网络的实现大多都是基于802.11 协议的,该技术主要是针对无线局域网的，推广到多跳Ad Hoc 网络还有许多工作要做。

图1 802.11握手时序图

2 仿真工具Glomosim的简要介绍

GloMosim(Golobal Mobil Informations System Simulator)是由UCLA所开发的的一套网络协议的数据仿真软件，免费供学术研究使用，目前实现的模块以无线网络协议为主。GloMosim以模块化的方式建构了一个可扩充的仿真环境，用类似0SI七层架构的模块化方式仿真网络的各种协议，模块与模块(层和层)之间用标准的API来沟通，以达到良好的扩充性，可以轻易地整合不同单位所开发的模块。GloMosim中节点的层次模型如下图所示：

图2 Glomosim节点的层次模型

Glomosim网络仿真软件具有如下特点：

（1）扩展性好，执行速度快

Glomosim 是专门用于仿真无线网络的软件。它是字符界面，占用资源少，执行速度快，且采用了节点聚合和层聚合技术显著提高了扩展性，能仿真多达数十万个节点的网络。主要面向无线网络仿真，提供了丰富的无线网络协议GloMoSim 软件包中包括了对应无线网络各层的多种经典及最新协议，例如MAC 层协议包括802.11、CSMA、MACA、TSCA等。路由协议包括BellmanFord, AODV, DSR, LAR1, WRP, FishEye等。这样当研究新协议时，只改变仿真设置文件中的几个参数就可将自己的协议与这些协议进行比较，对新协议得出较准确客观的评价。

（2）完备的网络仿真框架，设置文件简单，方便实用，

GloMoSim 软件核心配置文件已经搭建好了网络仿真框架，且提供了许多仿真场景设置示例，搭建了完备的网络仿真框架。并且，GloMoSim 仿真框架的仿真配置文件均是文本文件，可用任意文字编辑器编辑修改，当然用户也可以建立自己的配置文件。现有配置文件中已提供了网络仿真所需的绝大部分设置参数，当不需要某项参数时只要在相应行首添加注释符号“#”，而若需要启用某项参数则只需再去掉行首的注释符号“#”。

（3）支持多种操作系统

GloMoSim支持多种操作系统，如w indows、solaris、linux、irix、freebsd、aix 等。GloMoSim最显著的优点是其良好的扩展性。利用节点聚合技术、层聚合技术，基于PARSEC 并行执行环境，GloMoSim可用于仿真数十万节点的大型网络，又因为它是免费的，所以GloMoSim 在国内外的教学和工程中应用地越来越广泛。GloMoSim 是目前为止扩展性最好、体积最小、使用最容易、主要面向无线网络仿真的免费网络仿真软件，它最适于作为网络仿真初学者学习网络仿真的入门软件。

3 典型MAC协议的实现及仿真结果的分析

3.1 仿真的总体思路和流程

在仿真的过程当中，首先，我们运用MA TLAB软件仿真出ALOHA协议(Pure ALOHA&Slotted ALOHA)和CSMA协议，并且对两个协议进行相关性能方面的比较。从而探究一下，CSMA协议在原先ALOHA协议的基础之上有了哪些改进。接下来，以CSMA 协议为代表，研究一下数据报文参数的选取对于MAC层协议性能参数的影响。接着，我们将重点运用Glomosim仿真软件对现在比较常见的几个MAC层协议进行仿真，并对这些协议的关键性能参数进行相应的比较。最后，我们将研究一下一些跨层参的选择数对于MAC 层协议的影响。

图3 仿真总体思路流程图

3.2 ALOHA协议与CSMA协议的性能比较

Pure ALOHA协议的思想很简单，只要用户有数据要发送，就尽管让他们发送。当然，这样会产生冲突从而造成帧的破坏。但是，由于广播信道具有反馈性，因此发送方可以在发送数据的过程中进行冲突检测，将接收到的数据与缓冲区的数据进行比较，就可以知道数据帧是否遭到破坏。同样的道理，其他用户也是按照此过程工作。如果发送方知道数据帧遭到破坏（即检测到冲突），那么它可以等待一段随机长的时间后重发该帧。

Slotted ALOHA协议。思想是用时钟来统一用户的数据发送。办法是将时间分为离散的时间片，用户每次必须等到下一个时间片才能开始发送数据，从而避免了用户发送数据的随意性，减少了数据产生冲突的可能性，提高了信道的利用率。

CSMA协议是以上两种协议的后继者，它起源于它起源于ALOHA网所采用的争用型协议，并进行了改进，使之具有比ALOHA协议更高的介质利用率。

下面，我们将运用MA TLAB对以上三种早期的MAC层协议进行仿真，从而得到它们的性能比较。

仿真过程中相关参数的选取

图4 Pure ALOHA协议的相关性能仿真

图5 Slotted ALOHA协议的相关性能仿真

图6 CSMA协议的相关性能仿真

从上述的仿真结果可以看出：Slotted ALOHA协议由于引入了时钟分片的方法来统一用户的数据发送，其吞吐量和时延这两项性能均优于Pure ALOHA。而CSMA在ALOHA系列协议的基础之上改进为载波监听多路访问/冲突检测方法。从而在吞吐量和时延这两个性能方面比ALOHA系列的协议有了明显的提升。

3.3 数据报文参数的选取对于CSMA协议的影响

接下来，我们将运用Glomosim对MAC层相关协议的性能进行分析比较。首先，我们将通过仿真来研究数据报文参数的选取对于CSMA协议的影响。

3.2.1 数据报文数据量的大小对于CSMA协议的影响

首先考虑数据报文的大小对于CSMA协议吞吐量和延时性能的影响。

主要的配置参数如下所示：

图7 数据报文的大小选取对于CSMA性能参数的影响

从上面的仿真以后得到的图形可以看出：

在单个包的大小从25个字节向2000个字节之间变化时，吞吐量的值的变化趋势是先增加，达到一个饱和值之后，便开始减小。造成这一现象的原因是：一开始，随着数据报文当中含数据量的增大。节点之间单位时间所能接收到的比特数也在随之上升，所以吞吐量的值也在随之而增大，当吞吐量增大到一个定值时，根据Gupta 与Kumar 对网络容量所做的经典分析，节点之间的吞吐量随着数据流量的不断增大存在一个最大值，就是所谓的节点的饱和吞吐量。超过这个最大值以后，由于数据报文数据量的增大，拥塞情况越发严重，冲突数量不断增多。所以吞吐量的值会急剧下降。而时延性能是一直随着数据报文数据量的增大而不断增大的。

3.2.2 数据报文的个数对于CSMA协议的影响

接下来分析放松数据报文的个数对于CSMA协议的相关影响。

主要的配置参数如下所示：

通过仿真以后，对数据进行相应的处理，可以得到以下两个结果：

图8 数据报文的个数对于CSMA性能参数的影响

以上两个仿真结果说明，单纯改变发送数据报文的个数，不会对吞吐量和延时这两个性能指标产生太大的影响。分析其中原因，应用层设置的是CBR, CBR(Constant Bit Rate)模拟

了固定比特率发生器，即源节点周期性地向目的节点发送等尺寸的报文。而单纯地改变数据报文的个数并不会改变数据的流量，也就说，单位时间里面端到端传输的报文数是一定的。所以拥塞程度和冲突个数不会发生太大的变化。所以吞吐量和平均延时这两项指标变化不大。

3.3 CSMA、MACA、802.11三种协议的性能比较

在本章节当中，我们将着重演示两种场景之下对如今比较流行的三种单信道MAC协议进行相关性能方面的比较。并且，得到相应的结论。

3.3.1 点对点状态下几种协议性能比较

场景参数设置如下

通过运用Glomosim进行仿真，可以得出以下的结论：

表1 点对点状态下，三种协议时延和吞吐量仿真数值记录表从上面所取得的EXCEL图表可以看出：在单个节点发送的状态之下，也就是点对点发送的状态下，由于不存在拥塞和冲突的现象。无论采取何种协议，接收端的都能顺利地接受到发送端所发送的所有数据报文，所有，三个协议在单个节点发送状态下所得到的吞吐量的大小都是一样的。而延时性能却是不一样的。这与三种协议的发送机制有关。

根据数据所得到的三种协议在单点发送状态之下延时性能的比较如下图所示：

图9 点对点状态下三种协议的延时性能的比较

从上面的延时性能图表当中可以看出，在单节点的状态之下，三个协议的延时基本上很平稳,没有太大的变化。而且延时的关系是：802.11>MACA>CSMA。分析其中的原因，802.11协议在CSMA的基础之上加入了CTS/RTS的握手机制。从而造成了延时的增大，而802.11在MACA握手机制的基础之上又引入了确认(ACK) 机制。所以，802.11协议的延时在MACA的基础之上又有所增加。

3.3.2 终端隐藏状态下几种协议性能比较

在本节当中，所选取的场景模型如下图所示：

图10 选取场景演示图即采取节点0---600m----节点1----600m----节点2的模型选取的关键参数如下所示：

对于app.conf文件，设置了以下两个CBR报文数据流:

通过运用Glomosim进行仿真以后得到的结果如下图所示：

图11 三种协议时延性能的比较

上图显示了随着数据报文个数的不断增加，采用三种不同协议时，平均端到端延时性能参数的变化趋势。从上图可以看出，当使用CSMA协议时，延时是最小的，而由于MACA 和802.11均采用了RTS/CTS的握手机制，所以延时都比CSMA要大，而且，在MACA当中，由于握手机制产生的控制报文带来了大量的冲突和拥塞，故该协议的延时性能是最差的。而在802.11协议当中，由于在握手机制的基础之上加入了确认(ACK) 机制。避免了一部分冲突和拥塞的发生，所以802.11的延时性能要明显优于MACA。

图12 三种协议吞吐量性能的比较

上图显示了随着数据报文个数的不断增加，采用三种不同协议时，吞吐量性能参数的变化趋势。从上图中，可以看出，在单纯增加数据报文数量的情况下，由于数据流量并没有增大，所以，CSMA协议的吞吐量非常稳定。而随着数据报文数量的增大，在握手机制的基础之上，随着数据报文数量的增加，RTS/CTS等控制报文的数量也在增大，从而产生的冲突也更多，所以进一步削减了吞吐量的值。从图中可以看出，由于802.11引入了虚拟的载波侦听和确认机制，所以，802.11的吞吐量性能明显要比MACA要好。

图13 三种协议到达率性能的比较

上图显示了随着数据报文个数的不断增加，采用三种不同协议时，吞吐量性能参数的变化趋势。数据报文的到达率是最最重要的一项指标。它直接关系到数据是否能成功地从发送端到达接受端。从上图当中可以看出，由于采取了RTS/CTS握手机制并且引入了确认机制。所以，802.11协议的到达率的指标是最好的。当然，由于控制报文和数据报文之间的冲突导致了其的到达率随着数据报文的数量的增多而降低。而MACA协议只是单纯地引入了RTS/CTS的握手机制。所以控制报文和数据报文之间的严重的冲突导致该协议的到达率参数剧烈地下降。

3.5 跨层参数对于协议性能的影响

3.5.1 路由协议的选取对于协议性能的影响

移动Ad Hoc网络的路由算法主要分为两大类：表驱动路由和按需路由。目前，在移动自组织网当中，针对路由协议这个设计热点和难点问题，提出了许多有效的路由协议，如AODV、DSDV、ZRP、WRP等等。这里，我们从完整应用的角度，将两个具有代表意义的移动自组织路由协议AODV（自组织网按需路由协议）和DSR（动态源路由协议）的平均延时进行比较，了解随着节点数的变化，在平均延时上AODV与DSR性能的差异。

在C:\glomosim\glomosim\bin目录下的app.conf文件中，使用5条从一开始就存在的CBR 流，此处不使用TCP流，因为TCP流中所提供的拥塞控制、重传特性在我们的模拟当中并不需要，而且会导致各流发送的数据包数目不一样。

Config.in文件配置如下所示：

根据前面仿真环境的性能参数的配置，在节点数分别为30、50、100、150、200、250、300时得到路由协议分别为APDV和DSR两种情况下平均延时的统计结果，可以得到下图：

图14 AODV和DSR两种路由协议时延性能的比较

从图中可以看出：由于ADOV协议是在DSDV协议的基础之上结合类似DSR当中按需驱动的思想而提出的，它与DSR协议的不同之处在于报头并不携带路由信息，中继节点隐式地将路由请求和路由应答分组中的路由信息保存于自身的路由表当中。而DSR协议基于源路由的概念，数据分组头部必须包含完整的路由信息，DSR有比ADOV更多的路由信息；DSR不区分路由信息的新旧造成网络负担的不同；DSR只能把出错的链路通知给源端。这些缺点造成DSR比AODV路由开销大，带宽利用率低，平均延时的时间更长。

3.5.2 应用层参数的选取对于协议性能的影响

本文当中应用层的参数主要考虑FTP和CBR的选取对于协议性能的影响。

系统配置参数config.in如下所示：

通过仿真，可以得到以下的数据：

图15 应用层参数的选择对于MAC层性能的影响

从上面的仿真图可以得出以下：

相同的网络配置，当应用层会话配置为CBR时的延时要明显大于配制FTP会话的时候，分析其中的原因：CBR为固定比特率发射器，既源节点周期性地向目标节点发送等尺寸的报文。而FTP流当中提供了拥塞控制的功能。随着发送报文数目的增加，在CBR的不断注入之下，拥塞情况开始变得严重，延时性能开始逐渐变差。而FTP流所具有的拥塞控制功能使得延时性能稳定在一个很好的状态之下。

3.6 小结

本章运用Glomosim软件进行了一系列的仿真，分析了数据报文因素对于MAC层吞吐量和时延性能的影响。进一步地，在不同的场景之下，仿真了MAC层三种协议：CSMA、MACA、802.11的相关性能曲线，并且做出了相应的分析。最后，考虑了跨层参数对于MAC层相关性能的影响。

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