移动自组网按需多路径路由协议的研究
移动Ad Hoc网络的多路径路由协议研究
Hale Waihona Puke 当 的地 。 在 节点 间计 算 路 径 ， 为 必须 根 据 路 径 的 用途 规 定 路 径 的特 性 。 如 宽 。然 而 如 果 使 用 多条 路 径 同时 传 送 数 据 （ 然 不 是像 上 述 的 不 同路 ， 因 为 了得 到最 大 的 端 到 端吞 吐量 ， 须 规 定 路径 的 特性 是 指 在 任 意 节 点 径 上 传 送 相 同 的 数据 ） 就能 够 取 得 满 足 要 求 的 带 宽 。 同 时 ， 为 有更 必 就 对之 间 的多 条 路 径 的 集 合 吞 吐 量 最 大 ；而 为 了得 到最 小 的 端 到 端 时 多 的带 宽 可 以 获得 ， 可 以取 得 更 小 的端 到端 的延 时 。 延， 就必 须 规 定 路 径 的 特 性 是 指 任 何 时 刻 ， 意 节点 对 之 间 都 存 在 至 任 少 一 条 具 有 最 小 时延 的路 径 。 路径 规 定 了特 定 路 径 集 合 的 特 征 ， 径 路 计 算 算 法 实 际 计算 出符 合 路 径 规格 所 规 定 的 特 征 的路 径 集 。
２多径 路 由分 类 ．
了 多径路 由 应 用 于移 动 ＡｄＨｏ ｃ网络 的 明 显优 势 和 详 细 的 分 类 ， 其 中几种 典 型 的 无 线 多 径路 由 协 议做 了详 细 的叙 述 。 最后 给 出 了针 对 多径 对 路 由的研 究 难 点和 研 究 方 向 。
【 关键词 】 无线 多跳网络； 多径路 由； 由协议 路
科技信息
ＯＩ Ｔ论坛０
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ ＧＹＩ Ｆ ＭＡ ＩＮ ＣＥ Ｃ ＥＨＯＯ Ｎ ＯＲ ＴＯ
２０ ０ ９年
第３ ５期
移动 Ａ ｃ ｄＨｏ 网络的多路径路 由协议研究
基于多路径路由的移动自组网可靠数据传输
节点 在网中移动 ， 加上信道干扰 的影响 ， 造成节点 间链路增
加 或消失 ， 拓扑不 断变化 ； 开放 网络 环境使节点 易受攻击 ， 造成 网络拓扑受损身甚至导致 网络分割 。 （ ）带宽限制和 多跳通信 ２
移动自组网路由协议研究
移动自组网路由协议研究
黄文
【期刊名称】《科技情报开发与经济》
【年(卷),期】2008(018)012
【摘要】对自组网路由协议的性能测试和形式化分析这两种主要的验证方法进行了比较,分析了自组网路由协议的形式化分析特性,给出了协议形式化分析方案的框架.
【总页数】2页(P152-153)
【作者】黄文
【作者单位】武警山西省总队司令部,山西太原,030012
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.5
【相关文献】
1.基于不同移动模型的移动自组网多播路由协议性能研究 [J], 霍孝义;谭国平;居美艳;刘修泉
2.移动自组网中路由协议的分析与研究 [J], 吴院
3.城市巡逻移动自组网路由协议研究 [J], 孙洪侠;周歌
4.城市巡逻移动自组网路由协议研究 [J], 孙洪侠;周歌;
5.移动自组网络的自适应多路径路由协议研究 [J], 王勇智;范钦;戴华
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移动自组织网可信多径路由协议设计与仿真
移动自组织网可信多径路由协议设计与仿真移动Ad Hoc网络是一种多跳的、无中心的、自组织无线网络。
该类网络非常适合于诸如野外，紧急突发，临时会议等没有可利用固定基础设施的场合，在军用或民用领域都具有非常重要的意义。
移动Ad Hoc网络具有移动性、高动态性和无中心性等典型特点，这使Ad Hoc网络在组网方面具有非常明显的优势，但同时这样的特性也使网络的安全问题变得十分复杂，如路径可能因为节点的移出突然断开，无管制的恶意节点可能丢弃消息发起黑洞攻击，自私节点可能不合作造成通信失败等等，而传统的保密认证技术无法有效保障移动Ad Hoc网络数据传输的安全性，因此人们开始研究基于信任的Ad Hoc网络可信路由技术，其中多径路由是一种提高数据传输安全的重要方法，路径断开时可以迅速切换到另外一条路径上进行数据通信。
本文重点研究了基于信任机制的Ad Hoc网络可信多径路由技术，主要工作如下：首先本文基于云模型提出了一种可信多径路由算法TAOMDV，为了尽可能的符合QoS要求，该路由算法基于节点不相交路由算法AOMDV设计，在最大程度上提高链路容错能力。
同时所采用的云模型有效结合了信任关系的主观性，随机性，模糊性，使信任更符合人的主观性。
然后对该路由算法给出了详细的实现方案设计，基于该方案来验证路由的抗攻击能力及多径路由的健壮性。
最后本文基于NS2对其进行了仿真实现，证实了该方案在网络互联中具有较小的分组投递率、时延和路由开销，能及时处理网络突发断开情况，对黑洞攻击具有一定的防护作用。
一种移动自组网多径QoS路由协议
第33卷 第4期2009年8月武汉理工大学学报(交通科学与工程版)Journal of Wuhan U niversity of Technology(Transportation Science &Engineering )Vol.33 No.4Aug.2009一种移动自组网多径Qo S 路由协议3 收稿日期:2009205210 郑 锋:男,46岁,副教授,主要研究领域为高性能网络技术与路由算法 3国家自然科学基金项目(批准号:60672137),教育部博士点基金项目(批准号:20060497015)资助郑 锋1) 李腊元2) 王卫疆1) 李加庆1)(空军雷达学院1) 武汉 430019) (武汉理工大学计算机科学与技术学院2) 武汉 430063)摘要:在分析多径路由技术的基础上,提出了一种基于AODV 的多径QoS 路由协议AODVMQR.该协议采用了降低开销和时延的机制、多径路由机制和移动预测的思想,并提供了QoS 保障.仿真结果表明,该协议减少了路由开销,提高了分组传输率,降低了时延,改善了网络的服务质量.关键词:服务质量;多径;路由协议中图法分类号:TP393DOI :10.3963/j.issn.100622823.2009.04.044 由于多径路由能够有效地利用网络带宽资源,提高传输可靠性,相对单路径路由而言,多径能够为移动Ad Hoc 网络提供更好的QoS 支持,因此,国内外学者提出了一些移动Ad Hoc 网络多径路由协议[123].然而,这些现有的移动Ad Hoc 网络多径路由协议大都是采用按需驱动的方式建立了多条路径.当数据在主路径上的传输失败时,才启用备份路径完成数据传输,它们并没有同时使用这些路径来平衡网络负载.在另一方面,这些多径路由协议没有考虑节点的移动性对链路稳定性的影响,并且主要是应用于“尽力而为(best 2ef 2fort )”的服务,没有涉及到服务质量(QoS )问题.本文在研究AODV 协议的基础上,提出了一种适合移动Ad Hoc 网络的多径Qo S 路由协议AOD 2VMQ R (Ad Hoc On 2Demand Distance Vector Multipat h Qo S Routing ).AODVMQ R 协议使用多条路径,有效地均衡了网络负载,提高了网络的资源利用率,并采用了移动预测的思想和QoS 保障,为移动Ad Hoc 网络提供了可靠而高效率的传输性能.1 AODVMQ R 协议的网络模型用带权图G (V ,E )来表示一个移动Ad Hoc 网络.其中,V 为Ad Hoc 网络的移动节点集,E为节点间能互相通信的双向链路集,E 是随着时间而动态变化的.每个节点i (i ∈V )在无线传播模型下有R i 的传播范围,如果某个节点j (j ∈V )在i 的R i 的范围之内,同时i 又在j 的R j 范围之内表明i 与j 能相互通信,即建立起了双向通信通道link ij 和link ji .2 移动预测和Qo S 保障在移动Ad Hoc 网络中,假定网络里所有节点的有效传输距离一致,节点主机的信号传送能力一致.所有节点主机均处于一个自由空间传播模型当中,信号强度仅与传送距离有关.则对于某一时刻网络中任意两节点,若二者之间的距离不大于有效传输距离,即可认为两节点在此时能够保持连接.两节点之间的距离越小,其链路连接时间就越长.基于这种思想,通过全球定位系统GPS 获得节点主机的坐标、运动速度和运动方向,然后采用下面的公式对每条链路的连接时间进行预测.L E T =-(ab +bc )+(a 2+c 2)r 2-(ad -b c )2a 2+c2式中:a =v i cos θi -v j cos θj ;b =x i -x j ;c =v i sin θi -v j sin θj ;d =y i -y j .L E T (link expiration time )为2节点保持连接的最小时间;v i,v j为节点的平均移动速度;θi,θj为节点主机的移动方向;(x i,y i)和(x j,y j)分别为节点i和j的坐标;r为节点主机的有效传输距离.对已保持连接的两节点,当方向与速度都一致时,L E T为无穷大,即一直可保持连接.若L E T为负数,则认为两节点不能保持连接.AODVMQR协议以带宽作为QoS参数,并用链路稳定性来进行优化.为了在AODV中提供Qo S服务,可以对路由发现过程中的RREQ消息做一定的扩展,该扩展包含提供Qo S保障所需要资源,以带宽作为Qo S参数.当一个节点收到了包含QoS扩展信息的路由请求消息时,如果其不能满足Qo S要求,则简单地丢弃路由请求该消息,否则继续广播此路由请求消息.3 AODVMQ R协议的描述3.1 路由发现在AODV协议中,如果一个需要进行通信的源节点没有一条到目的节点满足QoS需求的有效路由,它便会广播RREQ消息,启动一次路由发现过程.RREQ消息携带了源ID号和RREQ 序列号.当中间节点收到一个RREQ消息,如果是第一次收到的话,节点便会将该RREQ消息广播出去.否则,节点便丢弃该RREQ消息.如果使用这个方法广播RREQ消息的话,就找不到多条路径.原因是后来的复制RREQ消息,其可能来自于不同的路径,都被丢弃了.但是,如果所有的复制RREQ包都广播出去的话,这可能会导致路由广播风暴,并且大大的降低Ad Hoc网络的性能.现作如下改进:如果节点再次收到一个复制的RREQ消息,首先判断是否满足QoS需求(时延累加值是否小于最大时延),如果不满足,立即丢弃.如果满足,节点利用GPS获得的本节点的坐标、移动速度等位置信息与RREQ中的上跳节点位置信息利用公式计算邻接链路的L ET值,并将该L ET值插入到RREQ中的Pat h_L ET字段中,取Pat h_L ET字段中的L ET值的最小值为该路径的连接时间.然后将该路径的连接时间与保存在反向路由表中的连接时间值进行比较,如果该L ET值小于已保存在反向路由表条目中的L ET值,则将该RREQ消息丢弃.如果是大于或者等于且有较少跳数的话,节点便将自己的地址信息扩展到该RREQ消息路由记录中.如果节点路由表中没有到源节点的路由,就建立一条到源节点的“反向路由”,如果存在就进行更新操作,然后将该RREQ消息广播给邻居节点.如图1描述了一个简单的路由记录的例子,节点S想要向D 发送数据.如果S的路由表中没有到节点D的路径,它就广播一个路由请求.节点A接收到路由请求,将自己的地址添加到该请求中,同时将该RREQ消息传送出去.节点B和C的操作类似.当到达信宿节点时,即节点D时,它检查RREQ 消息中的路由记录项,然后判断路径是否是节点不相关的,如果是的话,它便产生一个RREP消息发向信源节点.图1 路由记录示意图由目的节点(信宿节点)来判断和记录多条节点不相关路径.为了降低每个节点的路由表开销,本文中在选择多条路径的时候,即使在路由发现过程中RREQ请求消息找到了超过3条路径时,只选择3条路径.因为在3条路由路径时,网络的效率相对来说是最好的.目的节点将这3条路径信息通过RREP消息传送给源节点,丢掉其余RREQ消息找到的路径信息.当目的节点收到第一个RREQ消息时,它将RREQ消息中的路由记录存储在自己缓存中,然后产生一个RREP消息.当信宿节点收到一个复制的RREQ消息时,它会将RREQ消息中的路由记录信息同缓存中已存在的节点不相关路径进行比较,如果发现当前收到的RREQ消息中的路由记录和记录在信宿节点缓存中的任一节点不相关路径,没有一个共用节点(除信源和信宿外),那么当前RREQ消息中路由记录项的路由路径满足节点不相关的要求,将该路由记录项的路由路径存储在缓存中,并产生RREP消息(缓存中节点不相关路径超过3条时不产生RREP消息).否则,丢弃RREQ 消息.3.2 路由维护路由协议只需要维护那些正在使用的路由,而不在激活路由上的节点的移动并不影响该路由.该协议采用两种路由维护方式:本地修复和重路由.当链路中断时,先使用本地修复机制,当本地修复失效时使用重路由机制.当中间节点检测到链路中断时,先缓存来自源节点的数据流,同时发送路由请求,目的节点如果收到该请求,则回复・87・武汉理工大学学报(交通科学与工程版)2009年 第33卷路由应答,路由修复成功;否则,在一定时间内没有收到路由应答,则还是要向源节点报告路由失败消息,使用重路由机制.节点在以下3种情况时发送RERR消息: (1)节点监测到路由表中到某个有效路由的下一跳链路中断,或者该路由过期;(2)节点收到了一个数据包,但是没有有效的路由,并且已经进行了本地修复;(3)节点从相邻节点收到有效路由的RERR消息.节点首先建立一个不可达节点表,在(1)中,该表包含所有不可达的相邻节点,以及使用这些节点作为下一跳的目的节点;在(2)中,该表只有一个不可达节点,就是数据包无法到达的目的节点;在(3)中,该表包含本节点路由表中那些使用传送RERR消息的节点作为下一跳节点的目的节点,并且这些节点属于RERR消息中的不可达节点.不可达节点表中的一些节点可能被相邻节点使用,因此必须发送新的RERR消息.RERR 消息中应该包含不可达节点表中的那些目的节点,并且有非空的先前节点列表.收到RERR消息的相邻节点是新产生的RERR消息中至少有一个节点是不可达节点的先前节点,如果RERR 消息只需要向一个相邻节点发送,此RERR消息就直接发送给该节点,否则,就应该进行广播.4 仿真实验4.1 仿真模型协议的仿真是利用NS2网络仿真平台.在实验中,对50个节点进行仿真,设定每个节点的传输功率覆盖范围为半径为250m的圆,节点随机分布在670m×670m的矩形区域内,不同的移动场景文件使用不同的暂停时间.开始仿真后,节点在暂停时间内保持静止,然后随机选择一个目的地,以0到最大速度之间的某个速度向目的地移动,到达目的地后再在暂停时间内暂停,再随机选定另一个目的地,重复前面的过程.在整个仿真过程中,节点一直会重复上述的过程,整个仿真时间为100s.在仿真中,定义6个不同暂停时间的移动模式,暂停时间分别为0,10,20,40,60s和100s.暂停时间为0s,即是连续不断地移动,暂停时间为100s,则是节点静止.仿真采用CBR (constant bit rate)流量源,以每秒4个的速率发送包,每个包的大小均为512b,网络中含有20个CBR源.4.2 仿真结果分析比较在仿真实验中,设置网络规模为50个节点,最大移动速度选取1m/s(低速),20m/s(高速).由于多径路由协议性能在整体上优越于单径路由协议[425],因此,这里选择一个典型的多径路由协议AOMDV.在同一仿真场景中,分别对AOM2 DV和改进协议AODVMQR的分组传输率,平均端到端时延,网络开销进行分析比较.1)分组传输率 图2给出了AODVMQR 协议与AOMDV协议分组传输率的比较,从图2中可以看出,AODVMQ R协议的分组传输率比AOMDV高.在网络负载较轻(10个连接)的情况下,AODVMQR分组传输率在90%以上,静态(暂停时间为100s)时,分组传输率在97%以上.在同样的连接数下,两种协议的分组传输率都随速度的增长而降低.这是由于随着速度的增长,网络拓扑变化的剧烈程度增大,路由变化也加剧,所以原路由的可用性降低,从而导致分组传输率的降低.当网络拓扑变化较快(暂停时间较小)时,两种协议的分组传输率相差较大,AODVMQR的分组传输率比AOMDV大约高2%～4%,当网络拓扑变化较慢(暂停时间较大)时,两种协议的分组传输率相差较小,这是由于AODVMQR采用了移动预测的思想,以链路稳定性作为选路的标准之一,当网络拓扑变化较快时,提高了原路由的可用性,从而提高了分组传输率.图2 2种协议分组传输率的比较2)路由开销 图3给出了AODVMQR协议与AOMDV协议路由开销的比较,从图3中可以看出,在网络负载较轻(10个连接),网络拓扑变化较慢(暂停时间较大)的情况下,AODVMQR 的路由开销比AOMDV要略大一些,如图3a)所示,其他情况下都比AOMDV的路由开销少,约・187・ 第4期郑 锋,等:一种移动自组网多径QoS路由协议少3%～10%,原因是AODVMQ R 需要寻找多条(3条)路径,增加了路由开销,随着网络负载的加重和网络拓扑变化加快,原路由可用性降低,而AODVMQ R 选择满足Qo S 并且链路稳定性较好的路由,提高了原路由的可用性,减少了重路由的次数,从而降低了路由开销.图3 2种协议路由开销的比较5 结束语本文在分析多径路由技术的基础上,提出了一种基于AODV 的多径Qo S 路由协议AOD 2VMQ R ,该协议采用了降低开销和时延的机制以及多径路由机制和移动预测的思想,并提供了Qo S 保障.在路由发现过程中,该协议采用了DSR 的路由记录的思路寻找节点不相关多径路由.通过仿真实验表明,在动态的网络环境下,AODVMQR 协议有效地均衡了网络负载,提高了网络的资源利用率,为移动Ad Hoc 网络提供了可靠而高效的传输性能,并且在分组传输率、时延和路由开销方面相对于AOMDV 性能上得到了较大的改善.参考文献[1]Wu Zhengyu ,Dong Xiangjun ,Song Hantao ,et al.Ant 2based energy aware disjoint multipath routing algorithm in MAN ETs [C ]//Pervasive Computing and Applications ,20061st International Symposium on Aug.2006:7522757.[2]陈跃泉,郭晓峰,曾庆凯,等.AMR :一个基于网络最大流的Ad 2Hoc 多路径路由算法[J ].电子学报,2004,8(32):129721301.[3]L u Xicheng ,An Huiyao ,Peng Yuxing ,et al.A clus 2ter 2based QoS multipath routing protocol for large 2scale MAN ET[J ].Journal of Software ,2007,18(7):178621798.[4]陈年生,李腊元,董世武.基于Ad Hoc 网络的最大带宽QoS 多播路由[J ].武汉理工大学学报:交通科学与工程,2005,29(4):4992502.[5]陈跃泉,郭晓峰,曾庆凯,等.Ad Hoc 网络多路径研究[J ].计算机科学,2005,32(6):33236A Multipat h QoS Routing Protocol in Mobile Ad Hoc NetworksZheng Feng 1) Li Layuan 2) W ang Weijiang 1) Li Jiaqing 1)(A i r Force R ad ar A cadem y ,W uhan 430019)1)(S chool of Com p uter S cience ,W U T ,W uhan 430063)2)AbstractBased on analysis of multipat h routing ,t he dissertation p ut s forward a mobile Ad Hoc on 2demanddistance vector multipat h QoS routing p rotocol (AODVMQR ).The protocol takes some measures to reduce co st and delay ,makes use of multipat h routing mechanism and t he idea of motion predicting ,p rovides t he guarantee of Qo S.The simulation result shows t hat AODVMQ R protocol decreases t he routing co st ,increases t he packet delivery rate and decreases t he end to end delay ,improve t he quality of service.K ey w ords :quality of service ;multipat h ;routing p rotocol・287・武汉理工大学学报(交通科学与工程版)2009年 第33卷。
移动自组网可扩展路由协议研究综述
3科技创新导报S T y I 2007N O .35Sci e nc e a nd Tec hno l o gy I nn ov at i on H e r al d I T 技术科技创新导报1引言自组网的可扩展性可以广义地理解为:在网络中存在大量可移动节点的情况下,网路能否维持良好的性能,并能否为用户提供可接受的通信业务。
为了支持自组网的可扩展性,需要对自组网的路由协议展开深入研究。
2Z R P 路由协议区域路由协议ZRP (Z on e Rou t i n g Pr ot ocol )是一种典型的混合式路由协议。
其思想是以多范围技术为基础,提出了一个混合路由协议框架——区域路由框架,在区域内采用先应式路由协议时刻维护着路由信息,区域外采用反应式路由协议按需进行路由选择,且区域的大小可以进行调整,以适应局部或暂时的网络变化,使网络的整体性能最佳。
在区域内部,采用I ARP(I nt Er z one Rou t i n g P r o t o c o 1)协议,区域间路由采用I E RP (I nt Er zone Rout i ng Pr ot oco1)协议。
区域半径h 决定了链路状态数据报向外广播的最大跳数。
区域中心节点负责存储该区域内节点间的连接关系。
极限情况下,当h=1时,只有邻节点间周期交换信息,ZR P 协议演变为按需路由协议。
当h =D 时(D 为M ANET 网络最大直径),ZRP 协议即成为纯粹的主动式路由协议。
此外,在ZRP 路由中还使用到一种B R P(B or der cast R esol ut i on Pr ot oco1)协议,用于降低区域间路由发现过程中的冗余转发。
Z RP 路由协议的优点是明显的:由于I ARP 采用的是主动式的路由,因此避免了区域内节点间的路由发现过程以及由此产生的时延;由于拓扑变化而产生的信息只会在相应涉及到的区域中广播,不会影响其他区域节点的连接状态(1i nk st at us);区域之间的路由是按需建立的,不会象传统主动式路由那样周期性的向整个M ANET 中广播拓扑信息,这样节省了许多开销;主动式I AR P 协议对反应式I ERP 的路由维护是有帮助的,通过本地拓扑信息,失效的链路可以被旁路。
无人机移动自组网路由协议研究
无人机移动自组网路由协议研究
李娟;张晓林;占巍;颜炎
【期刊名称】《遥测遥控》
【年(卷),期】2013(034)003
【摘要】传统DSR协议采取最短路径的路径选择依据,没有考虑热点的问题,不能满足无人机自组网对路径质量和节点能量等因素的要求.针对上述问题,提出一种改进的UAV-DSR协议,通过对节点的拥塞和能量情况分级处理,选择链路层缓冲队列较空闲、能量较高的节点转发数据,对负载和能量进行全网均衡.通过NS2仿真实验,与传统的DSR协议相比.UAV-DSR协议在网络吞吐量、分组投递率和平均端到端时延方面均得到较好的改善,满足无人机自组网的网络要求.
【总页数】6页(P43-47,52)
【作者】李娟;张晓林;占巍;颜炎
【作者单位】北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191;北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191;北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191;总参测绘信息中心北京100088
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.5
【相关文献】
1.基于不同移动模型的移动自组网多播路由协议性能研究 [J], 霍孝义;谭国平;居美艳;刘修泉
2.城市巡逻移动自组网路由协议研究 [J], 孙洪侠;周歌
3.城市巡逻移动自组网路由协议研究 [J], 孙洪侠;周歌;
4.移动自组网OLSR路由协议研究 [J], 闫朝峰
5.移动自组网络的自适应多路径路由协议研究 [J], 王勇智;范钦;戴华
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移动自组网 AOMDV 协议
10406 TP391.4 110085208006
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
题目
移动自组网 AOMDV 协议 改进研究
作者
任春利
学科、专业 指 导 教 师 申请学位日期
电子与通信工程 李洪烈 教授 2014 年 06 月 10 日
分类号：TP391.4
学校代码：10406 学号：110085208006
南昌航空大学 硕 士 学 位 论 文
（专业学位研究生）
移 动 自 组 网 AOMDV 协 议 改 进 研 究
硕士研究生： 导 师：
任春利 李洪烈 教授 徐新河 讲师
申请学位级别：硕士 学科、专业： 所在单位： 答辩日期： 电子与通信工程 南昌航空大学信息工程学院 2014 年 6 月
授予学位单位：南昌航空大学
I
Study on the improvement of AOMDV protocol in Mobile Ad Hoc Networks
A Dissertation Submitted for the Degree of Master On Electronics and Communication Engineering by Ren Chunli
Under the Supervision of Prof. Li Honglie, Xu Xinhe
School of Information Engineering Nanchang Hangkong University, Nanchang, China
June, 2014
II
摘要
移动自组网是一种没有中心节点、自组织的无线网络，其网络特性与传统的 无线网络及有线网络不同。对组建移动自组网来说，路由协议的地位至关重要。 移动自组网中拓扑不断发生变化，如何选择稳定的路由是首要考虑的问题。在研 发新的路由协议过程中，提高路由可靠性是研究的主要目标之一。本文对移动自 组网多径路由协议进行综合分析与研究，详细介绍多径路由的分类与基本构成， 论述多径路由的优势与不足，并指出目前研究面临的主要问题。 在移动自组网多径路由协议中，AOMDV 协议具有相对较好的性能，但它有 一个主要的缺点，即在选择一条路径时，跳数是其唯一考虑的特性参数，而忽略 路径的稳定性。在实际的无线通信环境中存在固有的信道衰落特性，对选定路由 的稳定性有较高的要求。为了更大程度地降低信道中信号衰落的影响，本文提出 一种应对衰落的 AOMDV 协议改进方案。该方案在路由寻找过程中，以结合了 AOMDV 协议中跳数准则的平均无衰时间（ANFD）作为度量来选择短而稳的路 径，而不是简单地选择最短的路径。这样就将路由稳定性和路径长度紧密结合在 一起，从而提高整体路由质量。在路由维护过程中，衰落发生之前，利用预测信 号强度来触发切换，降低源节点到目的节点连接中断率，并且断开链路的平均衰 落时间（AFD）被记录下来，一旦脱离衰落它仍可能被重新利用。 为论证 AOMDV 协议改进方案在提高网络性能方面的优越性，本文对其进 行理论分析。在建立的网络模型下，推导出一条路径与多条路径寿命的概率密度 函数,分析路由控制开销和网络吞吐量方面的性能。最后使用网络仿真器 NS2， 在设定的网络环境下，对 AOMDV 协议及其改进方案的性能进行仿真对比，验 证改进方案的优越性。通过分析仿真结果，可以发现 AOMDV 改进协议对网络 参数，比如数据包投递率、平均端到端时延、路由控制开销和网络吞吐量等的性 能提升效果显著。 关键词：移动自组网，多径路由，AOMDV 协议，ANFD 值,NS2 仿真器
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中图分类号： Ｎ９ ５０ Ｔ １． ４
文献标识 ： Ａ
文章编号： ６ ２５９ （０ ２０ —０ １ ３ １ ７ —２ ８２ １） １ ３ － ０ ０
Ａ ｔ ｄ ｆｏｎ Ｄｅ ａ ｄ Ｍ ｕ ｔ． ｔ ｕ ｉ ｇ Ｓ ｕ ｙ０ ． ｍ ｎ ｌｉＰａ ｈ Ｒｏ ｔｎ
Ｐｒ ｔ ｃ ｌｉ ＡＮＥＴ ｏ ｏ ｏ ｎ Ｍ
ＷＡＮＧ ｏ ｇｚ ｉ Ｙ ｎ —ｈ．ＤＩ ｈ ｏｐｎ ． ＡＮ ｎ ＮＧ Ｚ ｕ —ｉｇ Ｆ Ｑｉ
（ ｏｌｇ ｆ ｏ ｕｅ Ｓ ｉ ｃ， ｕ ａ ｓｔｔ ｏ ｃ ｎ ｅ ｅｈ ｏｏｙＹ ｅ ａｇ４ ４ ０ ， ｈｎ） Ｃ ｌ ｅ Ｃ ｍｐ ｔ ｃ ｎ ｅＨ ｎｎＩ ｔｕｅ ｆ ｉ ｃ＆Ｔ ｃｎ ｌｇ ， ｕｙ ｎ １ ０ ６ Ｃ ｉａ ｅ ｏ ｒ ｅ ｎｉ Ｓｅ
移 动 自组 网络（ ｂｌ Ａ ｃＮ ｔ ｒ，简称 ＭＡＮ Ｔ是一 种 由多个 同时 扮演终 端 和路 由器 的移动 节 Ｍｏｉ ｄＨｏ ｅｗｏｋ ｅ Ｅ）
点组成的多跳网络． 与传统网络 比较， 它具有无需 固定基站支持 、 可以快速部署 、 动态组网以及支持高度 移动性 等 特点 ． ＭＡＮＥ 在 Ｔ中，因为单 个节 点 的传 输距 离有 限， 据传 输需 要多个 节 点 的共 同协 作来 完成 ， 数
因此 路 由协议 显得 相 当重 要 ．目前 的移 动 自组 网路 由协 议 ＡＯＤ ］ 有易 于 实现 和管 理配 置相 对 简单 的 ＶＵ具
特点， 但是它是一种按需单路径传输路由协议， 在拓扑变化频繁 、连接中断率高并且带宽较低的 ＭＡ Ｅ ＮＴ
中．难 以快 速搜 索 新 的有 效 路径 ，频 繁 地发 送 路 由请 求 （Ｒ Ｑ 会 导致 路 由的开 销 急剧 增 加 ；同时，单 路 Ｒ Ｅ ）
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｉ ｎ ｔｔ ｅｏ － ｅ ｎ ｌ — ａｈ ｒ ｕ ｉ ｇ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｓｒ ｃ ： ｍｉｇ ａ ｎ ｄ ｍａ ｄ ｍｕ ｔ ｐ ｔ ｏ ｔ ｃ ａ ｉｍ ｆＡＯＭ ＤＶ ｎ Ｍ Ｒ ｏ ｔ ｇ ｐ ｏ ｏ ｏ ， ｈ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｈ ｉ ｎ ａｄＳ ｒ ｕ ｉ ｒ ｔｃ ｌ ｔ ｅｐ ｒ ｍａ ｃ ｆ ｎ ｏ ＡＯＭ ＤＶ ｒ ｔ ｃ ｌｉ ｉ ｌｔ ｄ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｗｉ Ｍ Ｒ ｎ ｔ ｅ ｃ ｓ ｆ ｇｖ ｎ ｓ ｅ ａｉ ｙ ＮＳ ２ Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｈ ｔ ｎ ＭＡＮＥＴ ｐ ｏｏ ｏ ｓ ｓｍｕ ａ ｅ ｏ ａ ｅ ｔ Ｓ ｈ ｉ ｈ ａ ｅ ｏ ｉ ｅ ｃ ｎ ｒｏ ｂ 一 ． ｈ ｅ ｕｔ ｓ ｏ ｔ ａ，ｉ ｓ
第 ２ ５卷 第 １ 期
２ １ 年 ３月 ０２
湖南理工学院学报（ 自然科学版）
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｎ ｎＩｓ ｔｔ ｏ 。ｃ ｎ ｅ ｎ ｅ ｈ ｏ ｇ Ｎ ｔ ａ Ｓ ｉ ｃ ｓ ｏ ｒ ａ ｏ ａ ｔｕｅ ｆ ｉ ｃ ｄ ｃｎ ｌ ｙ（ ａ ｒｌ ｃｅ ｅ） Ｈｕ ｎｉ Ｓｅ ａ Ｔ ｏ ｕ ｎ
较． 真结果表 明，对 于中低速动 ￣ＭＡＮＥ 仿 ＴＮ络 环境 ， ＭＲ ｓ 协议 以一定的路 由开销为代价，能有效改善 网络 端到端 时延 与分组投 递率・ ｇ Ｉ ；对于高速动 ＮＭＡ Ｔ ｇ￣ ＮＥ Ｎ络环境， ０ＭＤ Ａ Ｖ协议具有 更好 的链路容错性能和更有效的恢复机制．
关键 词 ：移 动 自组 网ｊ 多路 径 路 由； ＯＭＤ Ｓ Ａ Ｖ； ＭＲ
径传输难 以实现全 网负载均衡 的目的， 网络传输率较低， 一旦局部负载过重， 容易在相关的某些节点上造
成拥 塞，导致 链路 断裂 、网络分 离 ， 法很好 地 支持 Ｑ Ｓ 无 ｏ ．近年来 ，多路 径路 由技术 尤 其是按 需 多路径 路
由技 术 的研究 已经 成 为 ＭＡＮＥ Ｔ的热 点研 究 问题之 一 ． Ｊ
ＶＯ ． ５Ｎ Ｏ １ １ ． ２
Ｍ ａ． ０ ２ ｒ２ １
移 动 自组 网按 需 多路 径 路 由协 议 的研 究
王勇智 ，丁卓平，范 钦
（ 湖南理工学院 计算机学 院，湖南 岳 阳 ４４ ０ ） １０ ６
摘 要 ： 对Ａ０ 针 ＭＤｖ与Ｓ 协 议 的 工作 机 制 ，利 ）ＮＳ２ 真 平 台对 Ａ ＭＲ ｉ ｆ 一仿 ＯＭＤＶ－ Ｓ ￣ ＭＲ协 议进 行 不 同运 动 场 景 的仿 真 比 ）
１几种按 需 多路径路 由协议 的分析
ｅ ｖ ｒ ｎ ｎ ｔ ａ ｉ ｌ ｎ ｈ ｎ ｉ ｇｔ ｐ ｌ ｇ ， ｔ ｎ ｉ ｍｅ ｔ ｈ ｒｐ ｄ ｙ ａ ｄ ｃ ａ ｇ ｎ ｏ ｏ ｙ ｗｉ ＡＯＭ ＤＶ， ｅｗｏ ｋ ｈ ｓ ｅｔｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ； ｎ ｎ ｉ ｎ ｎ ｔ ｌ ｗｌ ｎ ｏ ｗｉ ｏ ｈ ｎ ｔ ｒ ａ ｔｅ ｒｏ ｂ ｐ ｍ ｎ ｅ ａ ｄ ｉ ｅ ｖ ｒ ｍｅ ｔ ｈ ｓ ｎ ｏ ｗｉ ｏ ｙａ ｄ ｃ ａ ｇ ｎ ｐ ｌ ｇ ， ａ ｋ ｔ ｅｉ ｅｙ ｒ ｔ ｎ ｎ ｎ ｅａ ｒ ｒ ｖ ｄｉ Ｍ Ｒ ｒ ｔｃ ｌ ｔ ｈ ｒ ｅｏ ｔ ｅｌ ｔｄ ｒ ｕ ｉ ｇ ｌａ ． ｈ ｎ ｉ ｇｔ ｏ ｏ ｙ ｐ ｃ ｅ ｌ ｒ ｉ ａ ｄｅ ｄ ｔ ｅ ｄ ｄ ｌｙ ａｅｉ ｏ ｄ ｖ ａｏ ｏ ｍｐ ｏ ｅ Ｓ ｎ ｐ ｏ ｏ ｏ ｅｐ ｃ ｆ ｍｉ ｔ ｄ ａｔ ｉ ｈ ｉ ｅ ｏ ｎ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ Ｍ ｏ ｉ ｃＮｅ ｏ ｋ ｍｕ ｔ ｐ ｔ ｏ ｔ ｇ ＡＯＭ ＤＶ； Ｍ Ｒ ｙ ｗｏ ｄ ： ｂ ｌ Ａｄ Ｈｏ ｔ ｒ ； ｌ — ａｈ ｒ ｕ ｉ ； ｅ ｗ ｉ ｎ Ｓ