Adhoc网络路由协议性能仿真分析.pdf
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1、第 1 9巷第 7 期 2 ( 1 0 9年 7月 计 算 机 技 术 与 发 展 ( ( ) I PU丁ER TECHN( 1 I 工 Y AND DEVEI ( ) I M E NT VO 1 I 9 Nt ) 7 LI l 】 1 2 1 ) 0 9 A d h o c网络路 由协议性能仿真分析 张登银 , 吴品 ( 南京邮电大学 计算机 学院, 江苏 南京 2 1 0 0 0 3 ) 摘要: A d h o c 移动网络是一种无任何有线基础设施的多跳、 临时性自治系统 , 而路由协议是 A d h o c 网络体系结构中不可 缺少的组成部分, 所以路由协议的研究十分重要。文中使用 N
2、S 2仿真软件对 A d h o c 网络中 D S D V、 D S R和 A O D V三种典 型路由协议 从分组投递率 、 端到端平均时延和路由负荷三方面进行性能仿真分析。仿真对比结果表明: D S D V的平均时 延和路由负荷要小于 A O D V和 D S R, 但分组投递率性能不如 A O D V和 D S R 。根据它们的这些特点分析得出: A O D V协议 适用于网络拓扑变化频繁的情况; E I S R协议适用于节点较少、 网络变化较小且对时延要求不高的情况; 而D B D V协议更适 用于网络节点移动速度较小的情况 关键词 : A d h o e 网络; 路由协议; N S
3、 2 仿真 ; 性能 中图分类号: T P 3 9 3 文献标识码: A 文章编号 : 1 6 7 3 6 2 9 X ( 2 0 0 9 ) 0 7 0 0 6 6 0 3 S i mu l a t i o n a nd An a l y s i s o f Ro u t i ng Pr o t o c o l s f o r Ad h oc Ne t wo r k Z HANG De ng y i n W U Pi n ( C o l l e g e o f C o mp u t e r , N a n j i n g Un i v e r s i t y o f P o s t s a
4、n d T e l e c o m mu n i c a t i o r m , N a n j i n g 2 1 0 0 0 3 , C h i n a ) Ab s t r a c t : Adho cmo b il e n e t wo r ki s amu l t i h o p, i n t e rim s e lf g o v e r n me n t s y s t e m wi t h o u t a n y c a b l ein f r a s t ruc t u r e , a n dt heAd h o e r o u t in g p r o t o c o l s
5、& r e i n d i s p e n s a b l e c o mp o n e nt s o f t h e n e t wo r k a r c h it e c t u r e S o i t i s v e r y imp o r t ant t O s t u dy t h e mu t i n g p rot o c o l s I n t h i s p a p e r , t h r e e ty p i cal r o u t ing p r o t o c o l s ( DS D V, D S R and A。 D v)o f A d hoc n e t w o
6、r k we r e s i mu NN t e e l b a s e d o n N S 2 s imu l a t i o n s o f t ware Th e n i t e v a l u a t e dt h e s imu l a t i o n r e s ult swi t ht h r e e p e r f o r ma n c e p ara me t e r s : p a c k e t d e li v e r y r a t e , a v e r a g e e n dt oe n d d e l a y。 mu t in gba dTh e s i mu
7、la t i o n r e s ult s s ho wed t h a tt h e a v e r a g eendt oe n d d e NNyandrou t i ng lo a do fDS DV &rel e s st h a nDS R andA0DV b u t p a c k e t d e l i v e r y r a t e is wo r s e t h a n wh i c h o f DS R and AODVTh e c o n c l u s io n c a n b e d r a wn a c c or d i ng t o t h e c h a r
8、 a c t e r i s t i c s : A0Dv a p p l i e s t o t h e s i t u a t io n wit h f r e q u en t c h a n g e s in n e t wo r k t o p o l o g y; DN R a p p l i es t o t h e s it u a t io n wi t h f e we r n o d e s and le s s d e ma n d i n g i n n e t wo r k d e l a y Bu t DSDV i s s u it a b l e f o r t
9、 h e s it u a t io n in wh i c h n o d e t r a v e l i ng s p e e d i s l o we r Ke y wo r d s: Ad h o c n e t wo r k; rou t ing p rot o c o ls; NS 2 s i mu la t i o n; r - r f o r ma n c es 0 引 言 A d h o c 移动 自组 网 l是一种 无 任何 有线 基础 设 施的多跳、 临时性 自治 系统。它 由一 组带有无 线收发 装置的移动终端组成, 每个终端节点都具有主机和路 由两种功能。A d h
10、o e网络具有临 时性 、 网络拓扑结构 动态变化 、 多跳路 由、 分布式控制等特点 。它具 有非 常 广泛的应用范围, 主要应用于军事、 紧急救灾、 多媒体 会议和传感器网络等领域。路由协议是移动 A d h o c 网络体系结构中不可缺少的重要组成部分, 主要具有 路 由发现、 路由选择 、 路由维护三种功能。按照路由策 略 的不 同, A d h o c网络路 由协议可 以分 为先 验式 、 按 收稿 日期 : 2 0 0 8 1 02 8 ; 修回 日期: 2 0 0 9 0 l l 【 ) 基金项目: 国家 8 6 3汁划项 ( 2 0 0 7 AA 7 0 1 3 0 2 , 2
11、 () ( ) 8 A A 7 O l 2 O ! ) 作者简介 : 张登银 ( 1 9 6 4一) , 男 , 江苏靖 江人 , 研究员 , 博 士, 研究 方 向为信号与信息处理、 I P网络技 、 服务质量与信息安全。 需式 和混合 式路 由协议。D S D V ( D e s t i n a t i o nS e q u e n c e d Di s t a n c e Ve c t o r ) 、 D S R ( Dy n a mi c S o u r c e Ro u t i n g )和 A O D V ( A d h o c O n D e mand D i s t a n c
12、 e V e c t o r ) 是 A d h o c 网络的三 种典型路 由协议 , 也是应用最 广泛 的。文中就这 三种协议 进行仿 真并分析 , 指 出其 优缺 点和适用场合。 1 典型路由协议 1 1 DS DV D S D V 1 】 协议是一种先验式路 由协议, 其特点是 利用 目的节 点序 列号解 决 了路 由环路 和无 穷计 数 问 题。在 D S D V中, 每个节点保存一张路由表, 路由表维 护本节点到网络内部所有可达的目的节点的路由。路 由条 目中 目的节点的序列 号( S e q u e n c e N u m b e r ) , 是 用 以区分新 旧路 由。节点 周
13、期性地 广播路 由更新分 组 , 收到路由更新分组后 , 节点比较其中的目的节点序列 第 7 期 张登银等 : A d h o c 网络路 由协议性能仿真 分析 6 7 号和 自己保存的同一 目的节点的序列号 , 如果前 者大 , 就更新 自己的路 由; 如果路由序列号相 同, 则选择具有 较少跳数 的路 由。路 由更新 分组要 延迟 一段时 间发 送 , 以防止路由表 的波动。在一般情况 下 , D S D V协议 的性能很好 , 但在 网络拓扑变化频繁的情况下 , 路 由表 的容量、 开销和带宽也会相应增 多。 1 2 DS R D S R C 1 J 协 议是 一种 基于源 路 由的按需
14、 式 路 由协 议 。D S R使用源路 由算法 , 每一个 给定路 线的数据分 组都在报头带有完整、 有序的此分组必经的节点列表 使用源路 由可 以保 证无环路 , 转发或 者侦听分组 的节 点可以缓存分组中的路由信息以备后用, 而且由于要 传输的数据分组已含有必要 的路 由信息 , 中间节点 不 必保存路 由信息。 D S R协议可以保证路 由无环 路 , 支持 到 目的节 点 的多条路径 。但是每个数据分组 的头部都需要携带路 由信息 , 额外开销较 大。 1 3 AODV A O D V 1 J 协议也是一种按需式路由协议, 它是 D S D V协议和 D S R协议的结合。它使用 D
15、 S D V协议 中的“ 目的节点序列号” 防止缓存的路由信息过期以及 环路的产生 , 路由建立是基于 D S R协议 中所采用 的方 法 , 不同点在于 A O D V是逐跳路由而不是源路 由。 当网络中的通信节点较少时 , A O D V协议的路 由 开销比较小, 对链路中断的响应更迅速 , 且具有一定的 扩展性 。但是它的时延要 比先验式的大。 2 仿真 实验与结果分析 2 1 仿真环境 与配置 N S 2 是一种针对 网络技术 的源代码公 开免 费 的 软件模拟平台, 可以模拟执行各种网络协议 , 它是一个 离散时间驱动的网络模拟器。N S是由 C+构造仿 真部件 , 由 O T C
16、L 脚本驱动 , 如图 l 所示 。 件 : 图 l N S的仿真流程 ( 1 ) 生成场景和数据流文件 。 使用 s e t d e s t 生成节点的随机运动场景文 &e t d s e t n 5 0 一P 0 r v L O t 1 0 0 x 1 2 0 0 y l 2 0 0 S C e l l e一5 0 nOp一5 0s l 0 0 t I 2 0 0 1 2 0 0 其 中, 节点个数 7 1 设 为 5 0个 , 节 点运 动到一 f 目 的节点后的停留时间 P设 为 0 s ( 不停 留) , 此场景 的持 续时间 t 为 1 0 0 s , 节点随机运动的场景 大小设
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