移动AdHoc网络路由

移动AdHoc网络路由

班级：2012级通信工程1班

姓名：齐瑛瑛

学号：201202030012

指导老师：郭汝静

移动AdHoc网络路由

摘要：目前，移动AdHoc 网络越来越受人们的重视,而其中路由协议的性能优劣是个很重要的问题。基于对移动AdHoc网络路由的初步认识，本文主要对移动AdHoc网络路由的特点、协议分类、协议的工作过程、应用领域以及具有代表性的路由协议性能进行了比较分析,这有助于了解各种路由的优点，从而更好地解决Ad hoc网络中存在的问题。

关键词：Ad hoc网络；路由协议；AODV；DSR；DSDV

一、什么是AdHoc网络

移动自组网（ＭｏｂｉｌｅＡｄｈｏｃＮｅｔｗｏｒｋ，简称Ａｄｈｏｃ网络或ＭＡＮＥＴ），是由一系列的带有无线收发装置的移动终端组成的，不依赖于任何已有的网络基础设施的一种多跳临时自治系统。Ａｄｈｏｃ网络中各终端通过无线链路进行协作通信，它们可以动态地接入、离开网络。正是由于Ａｄｈｏｃ网络的这种无中心性和自组织性，使得它广泛地应用于军事战场与抢险救灾等没有预先存在通信基础设施场合下的通信。

Ａｄｈｏｃ网络中的各个移动终端相互协作，某一终端若要与其他不在通信范围内的终端进行通信．可以通过网络中的其他终端进行分组转发，即网络中的每个移动终端除了有作为普通终端的与用户交互的功能以外，还必须具备传统分组交换网络中路由器的功能。因而，对适用于Ａｄｈｏｃ网络的路由协议的研究，已成为网络领域中的一个重要的课题，受到学术界的广泛关注。

二、移动Ad hoc网络路由的特点

1、动态拓扑

节点具有任意移动性。此外，无线传播条件的快速改变，也导致了网络拓扑需以不可预测的方式任意和快速地改变；

2、带宽限制和变化的链路容量

移动Ａｄｈｏｃ网络采用无线传输技术作为底层通信手段，其相对于有线信道具有较低的容量；并且由于多路访问、多径衰落、噪声和信号干扰等多种因素，使得移动节点的实际带宽小于理论上的最大带宽值；

3、能量限制节点

移动节点依靠电池提供工作所需的能量。减少功耗将是影响网络协议设计的一个非常重要的因素；

4、有限的安全性

通常，移动无线网络由于采用无线信道、有限电源、分布式控制等原因，会比有线网络更易受到安全性的威胁。这些安全性的攻击包括窃听、电子欺骗和拒绝服务等攻击手段。除此之外，由于Ａｄｈｏｃ网络本身结构特点就决定了它还具有以下特征：

5、多跳通信

无线Ａｄｈｏｃ网相对常规通信网络而言，最大的区别就是可以在任何时

刻、任何地点不需要现有信息基础网络设施。这也是个人通信的一种体现形式；

6、分布式控制

无线Ａｄｈｏｃ网络中的用户节点都兼备独立路由和主机功能，不存在一个网络中心控制点，用户节点之间的地位是平等的，网络路由协议通常采用分布式控制方式，因而具有很强的鲁棒性和抗毁性

7、网络自主性

由于无线收发机的信号传播范围有限，Ａｄｈｏｃ网络要求支持多跳通信。这种多跳通信由此也带来了隐藏终端、暴露终端和公平性等问题。

三、Adhoc路由协议的分类

图1

图2 动态源路由协议（DSR)是一种基于源路由的按需路由协议，由路由寻找和

路由维护两个主要机制组成。DSR 协议中，源节点知道到达目的节点的完整路径，这些路径存于路由缓存中，数据分组的包头携带该源路由。

Ad Hoc 按需距离矢量路径（AODV)是基于距离矢量的算法，其明显特点是

每个路由条均使用一个目的的节点序列号，以此确保路由是开环的，并且实现简单AODV 协议在Ad Hoc 网络中使用较为广泛。

最优化链路状态路由协议（OLSR)是经典链路状态算法的最优化版本，其主

要概念是多点中继。

四、动态源路由（ＤＳＲ）

1、ＤＳＲ是一种基于源路由的按需路由协议，它使用源路由算法而不是逐

跳路由的方法。在DSR 中，节点有一个高缓冲区用来存放所知道的目的节过程。路由发现和点的所有路由。DSR 主要包括两个过程。路由发现和路由维护。当节点S 向节点D 发送数据时，它首先检查缓存是否存在未过期的到目的节点的路由，如果存在，则直接使用可用路由，否则启动路由发现过程。具体过程如下： 源节点A 将使用洪范法发送路由请求消息（RREQ ），RREQ 包含源节点和

目的节点地址以及唯一的标志号，中间节点转发RREQ ，并附上自己的节点标识。驱动方式划分

按需驱动路由协议

典型代表：DSR 、AODV

协议

表驱动路由协议 典型代表：OLSR 协议

如下图所示：

图3 DSR的路由发现过程

当RREQ消息到达目的节点或任何一个目的节点路由的中间节点时（此时，RREQ 中已记录了从A到G或该中间节点的所经过的节点标识），G或该中间节点将向A发送路由应答消息（RREP)，该消息将包含A到G的路由信息，并反转A 到G的路由供RREP消息使用。

中间节点使用cached路由发送路由响应消息，通过混杂模式来监听和存储路由。采用分组的跳记数来低分组的生存期，延迟路由响应消息以避免本地冲突。

2、DSR的优点

（1）节点不需要周期性的发送路由广播报文。

（2）无需维护到整个网络的路由信息，节点只需要维护与之通信节点的路由，减少协议开销。

（3）能够完全消除路由环路。

（4）一次路由发现过程可以产生多条到目的节点的路由，故能够提供多条路由。

（5）可用于单向信道。

（6）支持中间节点应答使原节点快速获得路由。

3、DSR的缺点

（1）由于缓存会引起过期路由。过期路由会影响路由选择的准确性问题。

（2）数据报文的头部都需要携带完整的目的节点的路径，造成数据包的额外开销增大，降低网络带宽的利用率，不适合网络直径大的自组网，网络可扩展性不强。

（3）路由请求消息采取洪范模式，相邻节点路由请求消息可能产生传播冲突并可能发生重复广播。

五、AODV路由协议

ＡＯＤＶ是一种反应式路由协议，它不采用周期性或触发式的路由更新机制来维护路由表，仅在传输数据的时候才发起路由请求。节点的路由表是路由发现过程建立，利用路由维护过程保护，具体过程如下：

1、路由发现过程

当有数据包需要传送但没有可用路由时，便启动路由发现过程。源节点广播一个路由请求（ＲＲＥＱ）分组，RREQ分组结构主要包括源节点地址，目的节点地址和广播序列号等，其中源节点地址和广播序列号唯一标识一个RREQ，当中间节点收到ＲＲＥＱ时，在路由表中生成一条指向源节点的反向路由，查询自己路由表中有没有到目的地址的有效路径。如果存在，则对此RREQ应答，即发送路由应答（RREP)分组；若没有则把此RREQ广播出去，直到有中间节点应答，或者最终到达目的节点，此RREQ分组停止广播。一个节点将丢弃重复收到的RREQ。中间节点或目的节点对RREQ进行应答时，通过已建立的反向路由向源节点发送RREP分组，源节点和转发此RREP的中间节点可以建立到达目的节点的正向路由。通过上面的寻路过程，源节点到目的节点的路由节点就建立起来了。

2、路由维护过程

在AODV协议中，使用定期的Hello消息机制维护路由的，在活动路由中，如果节点在允许的时间间隔内没有收到下一跳节点的Hello消息，则认为该链路已断开，该节点便向上游节点发送故障报告分组，上游节点依次转发，源节点收到链路断开的信息后，若它仍要发送数据就会重新发起路由发现过程。

五、AODV和DSR的基本性能比较

图4

六、AdHoc网络的应用

Adhoc网络特殊的网络特性决定了其应用范围和有线网络的有着较大区别。它常被用于无法或者不便铺设网络设施的场合、需要快速自动组网的场合等。这些特殊的环境可能在军事环境，也存在于民用或者商业应用上，具体的应用如下：

1、移动会议:在室外临时环境中，工作团体的所有成员可以通过Ad Hoc组网方式组成一个临时网络来协同完成一项大的任务，或协同完成某个计算任务。在室内办公环境中，办公人员携带的包含收藏器的PDA可以通过Ad Hoc无线方式自动从台式机上下载电子邮件，更新工作日程表等。

2、家庭网络:通过移动联网的方式把办公室的办公环境延伸到家庭，必要时在家庭办公。或者利用我们随身携带的个人无线设备与装备了收发器的家庭电器通信，自动完成开锁、开灯、打开娱乐设备、调节空调等操作。

3、紧急服务:由于停电或其他灾害出现，网络基础设施遭到破坏时，组建一个网络帮助紧急救援人员完成必要的通信工作。

4、传感器网络:最近人们开始关注大量分布的传感器协调工作问题。传感器可以工作在危险的环境(如化学有害物质泄漏现场)，通过在传感器上装备位置指示器、收发器等，将传感器所在现场的信息传送到危险现场以外，避免救援人员进入现场，收集和辨别事故信息。

5、军事无线通信:军事应用是Ad Hoc网络技术的主要应用领域。因其特有的无需架设网络设施、可快速展开、抗毁性强等特点，它是数字化战场通信的首

选技术。Ad Hoc网络技术己经成为美军战术互联网的核心技术。

6、其他商业应用:如未来装备收发设备的机场预约和登机系统可以自动地与乘客携带的个人无线设备通信，完成目前的换登机牌等手续。

七、参考文献

[1] 宇宏毅.无线移动自组织网．北京：人民邮电出版社，2005．

[2] 陈林星.移动Ad Hoc网络一自组织分组无线网络技术．北京：电子工业出版社，2006．

[3] 方路平．NS．2网络模拟基础与应用．北京：国防工业出版社，2008．

[4] 张基温.计算机网络原理高等教育出版社.