基于移动AdHoc网络的OLSR路由改进协议
Ad Hoc网络中实现定位的OLSR协议研究
Ad Hoc网络中实现定位的OLSR协议研究韩海艳;马林华;田雨【摘要】针对Ad Hoc网络中的节点位置估计和路由控制问题,在基于OLSR(最优链路状态路由)协议的基础上提出了一种能够同时实现路由和定位的综合协议OLSR-P(最优链路状态路由和定位).该协议对OLSR协议进行了改进,能够将路由开销和定位有效结合,并对数据包结构进行改良,利用原协议的路由开销实现定位.仿真实验结果表明:OLSR-P协议不仅能够同时实现路由和定位,还能有效地控制开销.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】4页(P56-59)【关键词】Ad Hoc网络;最优链路状态路由;定位;最优链路状态路由和定位【作者】韩海艳;马林华;田雨【作者单位】空军工程大学航空航天工程学院,陕西西安 710038;空军工程大学航空航天工程学院,陕西西安 710038;空军工程大学航空航天工程学院,陕西西安710038【正文语种】中文【中图分类】TP393不需要固定基础设施支撑的、由若干移动节点组成的自组织无线网络,简称为Ad Hoc网络。
进入20世纪90年代后,Ad Hoc网络逐渐成为无线网中的一个研究热点[1]。
节点的移动特性以及分布式特性对定位和路由提出了新的要求[1]。
对低速无人机Ad Hoc网络而言,由于带宽有限、能源限制、信道干扰等诸多因素以及成本问题,完全依靠GPS(全球定位系统)设备进行小型无人机节点的定位是不切实际的,因此需要移动自组网实现节点的独立定位[2]。
其次,路由选择和定位是互相影响的重要技术。
路由选择需要定位协议所提供的位置信息,定位的实现也需要路由协议进行信息传输,因此两者的有效结合成为了研究的一个新方向。
针对低速紧密编队无人机Ad Hoc网络节点密度较大且分布均匀的特点,本文对原路由协议OLSR[3](最优链路状态路由)进行了改进,提出了一种能把路由选择和定位结合起来的协议—OLSRP(最优链路状态路由和定位)。
一种基于移动Ad hoc网络的QoS路由协议
一种基于移动Ad hoc网络的QoS路由协议
杨鹏;李腊元
【期刊名称】《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》
【年(卷),期】2006(030)005
【摘要】移动Ad hoc网络以其不依赖于任何预设的网络设施而能够临时快速自动组网的特点,在无线通信领域受到广泛关注.随着无线通信中多媒体业务的增加,需要在Ad hoc网络中提供服务质量保证,而QoS路由对实现网络服务质量起到非常关键的作用.文中通过分析现有的按需路由协议机制,提出一种基于能量的Ad hoc 网络带宽约束的QoS路由协议.仿真结果表明该协议在中小型网络中能够较好地满足实时多媒体应用,同时具有较高的吞吐量和较低的能耗.
【总页数】4页(P807-810)
【作者】杨鹏;李腊元
【作者单位】武汉理工大学计算机科学与技术学院,武汉,430063;武汉理工大学计算机科学与技术学院,武汉,430063
【正文语种】中文
【中图分类】TN92
【相关文献】
1.移动Ad Hoc网络中基于QoS的多路径路由协议研究 [J], 李健;董亚雷;王刚
2.移动Ad Hoc网络中一种基于多路径路由协议的QoS保障算法 [J], 姜海龙
3.基于能量管理的移动Ad Hoc网络QoS路由协议 [J], 杨鹏
4.移动Ad Hoc网络中基于能量控制的QoS路由协议 [J], 杨鹏;黄彪
5.移动Ad hoc网络路由协议的研究——一种基于AODV路由协议的改进算法 [J], 陈玲;王华
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Ad Hoc组播路由协议的研究与改进
Ad Hoc组播路由协议的研究与改进
移动Ad Hoc网络(Mobile Ad Hoc Network MANET)是由一系列动态主机节点临时组成的多跳无线网络,与基于固定基础设施的网络相比,它具有无中心、自组织的特点。节点兼有主机和路由的功能。由于节点的频繁移动,网络拓扑结构经常变化。
因此,移动AdHoc网络在移动会议、紧急服务、个人域网络或是军事无线通信中有着重要的应用价值。组播(Multicast)是一种面向群组计算的通信传播方式,它使用单一的源地址把数据发给一组主机。传统的因特网组播协议不能适应Ad Hoc网络拓扑结构快速变化的需要,因此对Ad Hoc网络设计切合其自身特点的新的组播路由协议成为研究热点。
现有的MANET网络组播路由协议中,基于树结构的组播路由协议在节点移动较快时需要频繁重构树,因此无法适应网络的移动性;而基于网格的组播路由协议在组播组规模扩大时,大量的冗余路由会导致数据转发效率很低,在可扩展性方面得不到保证。目前为了解决大规模Ad Hoc网络的组播路由,分簇算法是最有效的办法。本文着重讲解了Ad Hoc网络中具有相对性能较优的ODMRP路由协议的机制,并在ODMRP协议的基础上提出了一个ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的基于簇的ODMRP改进的路由协议ODCMRP。
Ad-Hoc网络路由协议分析及改进
送装置的移动节点组成的无线通信网络
， 它没
有依靠预先设置的基础的通信设施， 而是短暂快速 地自行建立组成通信网络。在通信网络中， 各个移 动的节点利用各自的无线收发装置进行交换信息， 这样， 就会使得网络中的每个移动节点都可以分享 和享用信息。如果在两个移动节点的通信范围过
Ad-Hoc 网络的一个重要的组成部分是路由协
总第 281 期
2017 年第 11 期
舰 船 电 子 工 程 Ship Electronic Engineering 舰 船 电 子 工 程
Vol. 37 No. 11 63
Ad-Hoc 网 络 路 由 协 议 分 析 及 改 进
陈强伟 1
（1. 西安工业大学电子信息工程学院 摘 要 西安
∗
赵建华 1
（1. School of Electronics Information Engineering， Xi������ an Technological University， Xi������ an CHEN Qiangwei1 ZHAO Jianhua1 YANG Xueqin2 710021）
（2. School of Communications and Information Engineering， Xi������ an University of Posts & Telecommunications， Xi������ an Abstract
710121）
col use is particularly critical. QualNet software is used to simulate the on-demand distance vector routing（AODV）and the destina⁃ AODV. From the average end-to-end delay-time， jitter-rate， throughput and packet loss rate of the four network performance indi⁃ retention time parameters. The effect of these parameters on the performance of the protocols is analyzed and compared. The experi⁃ tocol improved by AODV is the best. Key Words Class Number TP393 Ad-Hoc network， routing protocol， qualnet， packet loss rate， MCCR
移动Ad Hoc网络路由协议的研究
移动Ad Hoc网络路由协议的研究移动Ad Hoc网络是一种无线自组织网络，它由一组无线移动设备组成，这些设备可以在没有中央控制的情况下互相通信。
这种网络通常用于军事、救援和应急通信等方面。
但是，由于这种网络的特殊性质，其路由协议相对于有线网络存在很多挑战。
移动Ad Hoc网络的路由协议是该网络中最为重要的一环。
简单说，路由协议决定了数据在Ad Hoc网络中的传输路径。
另外，由于网络中的节点是动态变化的，因此路由协议必须及时地调整网络拓扑结构，以确保数据连通性不受影响。
在移动Ad Hoc网络路由协议的研究中，广泛使用了两种方法：基于距离向量的路由和基于链路状态的路由。
基于距离向量的路由协议使用每个节点到周围节点的距离来确定最佳路径。
有两种经典的基于距离向量的路由协议：AODV和DSDV。
AODV是一种单路由选择协议，它仅传输到目标需要的节点，这可以减少路由中的广播数据包。
DSDV是另一种经典路由协议，它使用静态路由表来确保数据包从源节点到目标节点的有效传输。
虽然这些协议具有一定的优点，但它们不适用于大规模移动Ad Hoc网络。
基于链路状态的路由协议在移动Ad Hoc网络中也被广泛应用。
这些协议不仅考虑到节点之间的距离，还考虑了路由发生变化的可能性。
这里会提到三种基于链路状态路由的协议：DSR、OLSR和AODV-w. DSR是一种源路由协议，其中源节点将整个路径贡献给数据包，从而避免了通信的不必要的故延迟。
OLSR是一种多路由选择协议，它提供了多种路由选择路径。
ANAODV-w是一种适用于小规模移动网络的新型路由协议，它包含小组件，并能快速适应所有节点的移动。
在移动Ad Hoc网络中，路由协议的研究要面临多种挑战，如节点的动态性、网络拓扑结构的快速变化等。
为了克服这些问题，研究人员已经提出了许多改进的路由协议。
这些改进包括链路预测，拓扑控制和覆盖叶通信。
这些改进将进一步提高路由协议的性能和可靠性。
移动adhoc网络HOLSR路由协议研究与实现
余敬东（１９６８～），男，副教授，研究方向为无
万方数据
２１４８
２００９，３０（９）
计算机工程与设计Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ
逻辑分级，不同的层级问采用不同的通信频率进行互不干扰 的独立通信。ＨＯＬＳＲ将性能低、单接口的节点被指派为低级 （一级），将较高性能的节点指派为中间级（二级）。二级节点拥 有两个接口，一个接口采用和一级节点相同的频段，另一个接 口采用不同的频段进行同级间的通信，在第二级的通信范围 比第一级大。性能最高的为最高级（三级），拥有两个或３个接 口，可同时与各级节点通信，同级问采用高速的点到点链路。 ＨＯＬＳＲ的网络结构如图ｌ所示。
万方数据
（１）设群的群成员数为ｍ，定义平均群内最少成员数为
ＭＩＮ＿ＡＶＲＧ＿ＭＥＭ
ＭＩＮ＿ＡＶＲＧ＿ＭＥＭ＝丁１×％熊警
ＭＡＸ—ＡＶＲＧ—ＭＥＭ＝ｚ×ｊ专；丢篙 平均群内最多成员数ＭＡＸ ＡＶＲＧ—ＭＥＭ
（２）若加＜ＭＩＮ ＡＶＲＧ ＭＥＭ，该群首节点降级为低一级节
点，群内节点加入其它群。 （３）若所＞ＭＡＸ ＡＶＲＧ ＭＥＭ，该群首节点根据群内路由
节点通过接收ＨＥＬＬＯ、ＴＣ消息完成对网络拓扑的掌握。 若网络为静态网络或者节点的移动较慢，网络的拓扑情况会
在一个相对较长的时间内保持相对稳定状态。这时，节点重
复发送及接收相同内容的ＨＥＬＬＯ及ＴＣ控制消息，造成资源 浪费。因此，只有当满足以下条件时才发送ＴＣ控制消息：
·当节点检测到两跳范围内邻节点发生变化时，重新计
黄娟，余敬东：移动ａｄ－ｈｏｅ网络ＨＯＬＳＲ路由协议研究与实现
２００９，３０（９）
２１４９
验平台，完成协议算法的实现工作。 在Ｌｉｎｕｘ操作系统中，系统的路由功能划分成两部分来实
移动Ad Hoc网络中AODV路由协议的改进
Ｄｉａ ｃ ｃｏ ） ａｎ ｗ ｍｐｏ ｅ ｎ ｒ ｇａ ｏ ｅｒｕ ｉｇｐ ｏｏ ｏ ｓｐｏ ｏ ｅ ， ｉｈ ｉ ａｍｅ ｏｉ ｒ ｖ ｈ ｓ ｎ ｅ Ｖｅ ｔｒ， ｅ ｉ ｒ ｖ ｍｅ ｔ ｏ ｒｍ ｆ ｈ ｏ ｔ ｒｔｃ ｌ ｒ ｐ ｓｄ ｗｈｃ ｓ ｉ ｄ ｔ ｍｐｏ ｅｔ ｅ ｔ ｐ ｔ ｎ ｉ
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０ 引言
本 文 在 ＡＯＤＶ 的基 础 上 ，提 出 一种 新 的 双 径 路 由 改 进 方 案 。数 据 可 以 在 一 条 路 径 失效 的
★基金项 目：太原市创新创业专项资金资助
情况下， 通过备用路径继续传输。 有效的降低
了路 由发 现 次 数 ，减 小 了 路 由开 销 ，提 高 了 网 络 的健 壮 性 ，增 强 了 网络 对 拓 扑 变 化 的适 应 能
设计 与 研 发
１ Ａ Ｖ算法 ＯＤ
１１ 路 由发 现过 程 ．
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移动Ad Hoc网络DSR路由协议的改进
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第27卷 第5期 武汉理工大学学报・信息与管理工程版 Vol .27No .52005年10月 JOURNAL OFWUT (I N FORMATI O N &MANAGE MENT ENGI N EER I N G ) Oct .2005文章编号:1007-144X (2005)05-0116-04收稿日期:2005-05-15.作者简介:孟芳兵(1977-),男,陕西宝鸡人,武汉理工大学信息工程学院硕士研究生.基金项目:教育部重点科技攻关资助项目(03120).基于移动Ad Hoc 网络的OL SR 路由改进协议孟芳兵(武汉理工大学信息工程学院,湖北武汉430070)摘 要:提出了一种改进的OLSR 路由协议,改进后的协议能根据本地网络拓扑结构自适应改变HE LLO 消息和TC 消息的发送频率。
仿真结果表明,改进后的协议在网络吞吐量和数据传送成功率等性能上有明显提高。
关键词:移动Ad Hoc 网络;路由协议;OLSR;自适应改进中图法分类号:TP393 文献标识码:A1 引 言移动Ad Hoc 网络的概念出现于20世纪70年代,近年来由于便携式设备在移动性、储存能力和无线通信能力等方面的迅速发展,使得不需要固定基站支持的Ad Hoc 网络得到了广泛应用。
Ad Hoc 网可以在不能利用或不便利用现有网络基础设施的情况下提供一种通信支撑环境,因此对于军用网有着特殊意义。
另外它可用于偏远地区的援救系统,或者是需要快速扩展覆盖范围的网络,如大型建筑工地。
在大型会议中与会者也可利用笔记本电脑或掌上电脑在Ad Hoc 网络环境下互相传递信息。
图1描述了一个简单的移动Ad Hoc 自治网络。
图1 移动Ad Hoc 网络示意图可见,移动Ad Hoc 网络是一种无基站支持的多跳无线网络,具有高度动态变化的拓扑结构并且网络中各节点可任意移动,各移动终端利用无线技术传送数据包。
由于无线传输覆盖范围的限制,网络中任意2个节点间可能不存在直接的通信链路,因此分组需要网络中间节点的中转才能实现通信,这使网络中各节点具有别于常规网络的重要特点,即在Ad Hoc 网中,每个用户终端(每个节点)兼备路由器和主机2种功能。
因此对路由的研究在移动Ad Hoc 网络中显得尤为重要。
2 OL SR 路由协议OLSR 路由协议[1]是由I ETF MANET (MobileAd Hoc Net w ork )工作组提出的一种表驱动式的链路状态路由协议[2],节点之间需要周期性地交换各种控制信息,通过分布式计算来更新和建立自己的网络拓扑图,被邻节点选为多点中继站MPR (Multi point Relay )的节点需要周期性地向网络广播控制信息。
控制信息中包含了把它选为MPR 的那些节点的信息(称为MPR Select or ),只有MPR 节点被用作路由选择节点,非MPR 节点不参与路由计算。
OLSR 还利用MPR 节点有效地广播控制信息,非MPR 节点不需要转发控制信息。
OLSR 主要采用HE LLO 分组和T C 分组方式控制分组。
HELLO 用于建立1个节点的邻居表,其中包括邻居节点的地址以及本节点到邻居节点的延迟或开销,OLSR 采用周期性地广播HE LLO 分组来侦听邻居节点的状态,同时HELLO 分组用于计算该节点的MPR,HELLO 分组只在邻居节点范围内广播,不能被转发;与HELLO 分组方式相反,T C 分组必须被广播到全网,在TC 分组中包第27卷 第5期 孟芳兵:基于移动Ad Hoc 网络的OLSR 路由改进协议 含了将发送T C 分组的节点选为MPR 的邻居节点的信息,节点根据收到的T C 分组来计算出网络的拓扑图。
HE LLO 分组的邻居侦听方式如图2所示。
图2 HE LLO 分组的邻居侦听方式邻居侦听的初始化阶段,当节点A 收到一个来自于邻居节点B 的HE LLO 分组,A 将B 放入自己的邻居集中,并将到B 的链路标记为非对称状态。
在A 向B 发送HE LLO 分组时,在HELLO 分组中就包含有B 是A 的非对称状态的邻居节点的信息,当B 收到该HE LLO 分组时,B 就将在邻居集中将A 的状态更新为对称状态。
同理,在B 向A 再次发送HE LLO 分组时,HELLO 分组中就包含了A 是B 的对称状态的邻居节点的信息,当A 收到该HELLO 分组时,A 就在邻居集合中将B 的状态更新为对称状态。
为了有效地进行TC 分组,在全网中的广播,同时考虑到无限链路带宽的局限性,又必须对广播分组数量进行控制,OLSR 不再采用传统的链路状态路由协议中的方法(每个节点的邻居节点都要转发T C 分组),而是在该节点的邻居节点中选择一部分节点来转发T C 分组,这些被选中的节点称为多点中继站(MPR )。
在选择MPR 时,采用的方法是,源节点所发送的分组通过MPR 的中继能够达到所有的两跳邻居节点,若能够达到这个要求,则MPR 就能有效地进行T C 分组的转发。
在OLSR 路由协议中为了减少网络中控制信息的转发可以采用MPR (多点中继站)进行优化。
MPR 优化方法如图3所示,图中标识了节点A 的邻居节点和两跳邻居节点,两跳邻居节点是指某节点的邻居节点的邻居节点且不包括该节点的邻居节点和该节点本身。
由图3描述的MPR 优化方式中,每个节点都要周期性地转发T C 分组,在TC 分组中就包含了将该节点选为MPR 的邻居节点地址(称为MPR Select or ),当节点收到T C 分组时,首先判断自己是不是属于源节点的MPR,如果发现自己属于源节点的MPR,再根据TC 分组中的序列号来判断该T C 分组是否是最新的,如果是,则转发该TC 分组,否则丢弃该分组。
通过MPR 机制来控制T C 分组在网络中广播的规模,减少控制分组给网络带来的负荷,同时避免形成广播风暴。
为了压缩T C 分组的长度,通常在T C 分组中并没有包含源节点所有邻居节点的地址,而仅仅是其MPR select or 的地址,这些消息足以让网络中的各个节点形成网络拓扑图,这样可以根据最短路径优先[3]原则计算路由表。
图3 MPR 的邻居节点3 自适应改进的OL SR 路由协议OLSR 是一种表驱动的路由协议[4],由于节点的移动,网络结构就会发生变化,这样路由表项可能成为无效的。
为了保证网络具有较好的性能必须及时对路由表进行更新。
由此,对已有的OLSR 路由协议作了下面的自适应改进:(1)统计网络中所有节点已发送但还没有得到接受方确认的分组个数packetnum ,针对该量设置上下2个门限值max 和m in;(2)改变原始OLSR 中控制消息(HELLO 分组和TC 分组)发送速率恒定不变的机制,针对控制消息设置3种发送速率由快到慢的模式:nor 2mal s peed,faster s peed 和fastest s peed;(3)用适当的时间间隔对packetnum 进行检测:若packetnu m <m in,说明此时网络性能较为良好,故保持数据源发送速率,控制消息发送速率采用nor mal s peed 模式;若(max +m in )/2<packetnum <max 说明此时网络性能有所降低,需要加快控制消息发送的速率,此时采用faster s peed 模式;若packetnum >max,说明网络性能较差。
这711 武汉理工大学学报・信息与管理工程版 2005年10月时使用一个停止信号使数据源暂时停止发送数据,等待网络性能不再恶化时,再发送一个恢复信号,使数据源发送数据,同时控制消息发送的速率采用fastest s peed 模式。
上述自适应改进的OLSR 路由协议目的在于通过对网络性能的观测,及时采取适当的速率发送模式;传统的OLSR 路由协议采用固定的速率来发送控制分组信息,不适用于复杂多变的网络环境。
4 OL SR 路由改进协议的O PNET 仿真采用W indows 2000操作系统的通用PC 机作为仿真的基本平台,选择OP NET modeler8.1作为仿真工具。
选择有100个节点的大规模网络作为仿真对象,目的在于验证OLSR 对不同网络环境的适应性。
在不同的网络环境中,对数据分组投递的成功率,网络吞吐量等网络性能指标进行了仿真分析。
下面是网络仿真环境中参数的配置情况:(1)网络环境参数。
网络覆盖面积:2×2k m 2;节点个数:100个;节点间的通信距离:350m;信道传输速率:1Mb /s 。
(2)节点位置分布采用随机分布,在每个节点的无线覆盖范围内有2个邻居节点,运动方向随机。
有10个节点的移动速度为15m /s,其他节点的移动速度为2m /s 。
(3)MAC 层采用I EEE802.11协议,以CS 2MA /CA 方式接入;物理层采用扩频跳频方式。
(4)在开始仿真的前5s 用于组网,节点只是发送控制分组。
其中HELLO 分组和T C 分组的长度均为10bytes;5s 后节点开始发送数据分组,数据分组的时间间隔服从指数分布,每个节点发送数据分组的平均速度为5packets/s,数据分组的长度为13bytes,随机地为每个数据分组分配一个目的地址,传输层采用UDP 协议。
(5)在自适应改进协议中,控制消息发送速率地设置如下:nor mal s peed 模式:HELLO peri od =2s,T C peri od =5s;faster s peed 模式:HELLO peri od =1.5s,T C peri od =4s;fastest s peed 模式:HE LLO peri od =1s,T C pe 2ri od =3s;基于上述网络环境参数配置,得到仿真结果如下:(1)网络吞吐量(thr oughput )网络吞吐量=单位时间内网络中的所有节点成功接受数据分组的总数。
网络吞吐量直接反映了网络数据业务的承载能力。
改进的路由协议的仿真结果如图4所示,可以看出自适应改进提高了网络的吞吐量。
图4 网络吞吐量仿真比较(2)数据分组成功接收率(success rate )数据分组成功接收率=成功接收到数据分组个数/总共发出数据分组个数。
图5 数据分组成功接收率仿真比较成功接收率反映了网络的可靠性和健壮性,同时也反映了路由算法的优劣。
节点数量增多时,由于节点模型采用的是单信道模块,无线信道的竞争和冲突以及隐藏终端和暴露终端的问题加811第27卷 第5期 孟芳兵:基于移动Ad Hoc网络的OLSR路由改进协议 剧,数据分组成功接收率有所下降,但幅度不大[5]。
如图5所示采用self-adap ting路由协议能够明显的提高数据分组的成功接收率。