无线自组网路由协议OLSR与AODV的对比研究及仿真分析

AODV、AOMDV和AODV-UU路由协议性能仿真与分析谢佳;徐山峰【摘要】使用NS-2（Network Simulator Version2）仿真软件，选取分组投递率、端到端平均时延、归一化路由开销和路由发现频率4个指标对按需距离矢量路由（AODV，Adhoc On-Demand Distance Vector Routing）、多径按需距离矢量路由（AOMDV，AdHocOn．Demand Multipath Distance VectorRouting）和乌普萨拉大学开发的按需距离矢量路由（AODV．uu，AdHocOn．Demand Distance Vector Routingdevelopedby Uppsala University）进行了性能仿真，通过改变节点最大运动速度和业务源连接对数分析比较这些参数对3个协议性能的影响，研究结果表明了AODV—UU协议的优越性。

并提出了对AODV．UU协议的改进。

%The simulation soft tool NS-2 is used and chooses the packet delivery rate, average end-to-end delay, normalized routing overhead and route discovery frequency are used to evaluate the performance of Ad hoe On-Demand Distance Vector Routing （AODV） , Ad Hoe On-Demand Multipath Distance Vector Routing （AOMDV） and Ad Hoe On-Demand Distance Vector Routing developed by Uppsala University （AODV-UU）. The effects of these parameters on the performance are analyzed and compared by changing the maximum velocity of the nodes and the CBR connection numbers. The research indicates that the AODV-UU protocol has better performance. The improvement on AODV-UU is also proposed.【期刊名称】《中国电子科学研究院学报》【年(卷),期】2011(006)006【总页数】5页(P592-596)【关键词】无线自组织（Ad;Hoc）网络;AODV;AOMDV;AODV-UU;NS-2【作者】谢佳;徐山峰【作者单位】中国电子科学研究院,北京100041;中国电子科学研究院,北京100041【正文语种】中文【中图分类】TP3930 引言无线自组织(Ad Hoc)网络是一种特殊的无线移动通信网络。

海上多跳无线自组网路由协议仿真研究海上多跳无线自组网路由协议是一种利用无线传感技术构建的自组织网络，可以在海上和水下环境中进行通信和数据传输。

本文将介绍海上多跳无线自组网路由协议的仿真研究。

海上多跳无线自组网路由协议主要作用是提供数据传输的路径，将源节点的数据通过一个或多个中间节点传输到目标节点。

这种网络结构通常由多个无线传感节点（WSN）组成，每个节点都可以在相邻节点之间发送信息，从而构建起网络结构。

在此过程中，路由协议起到关键作用。

为了模拟海上多跳无线自组网路由协议的实际效果，可以采用仿真软件进行实验。

常用的仿真软件有Omnet++，NS2和NS3等。

在进行仿真之前，需要确定路由协议的选择，可以选择常见的路由协议，如AODV、OLSR、DSDV等。

然后，根据网络拓扑和节点连接性建立网络模型，设置节点属性、协议参数和仿真场景参数。

在进行仿真实验时，首先要确定节点的移动方式和速度，并确定仿真时间。

然后，在不同的仿真场景下观察网络拓扑结构变化以及网络性能指标的变化，如网络稳定性、传输速率、能耗等。

可以通过分析网络拓扑和数据包传输路径，了解路由协议的优点和局限性。

总之，海上多跳无线自组网路由协议的仿真研究是深入了解该协议的性能和应用的重要途径。

在进行仿真实验时，需要仔细设计和设置实验场景，以保证结果的可靠性和准确性。

通过仿真实验的分析，可以为海上多跳无线自组网的应用提供理论支持和技术指导。

在海上多跳无线自组网路由协议的仿真研究中，通常需要对网络性能数据进行收集和分析。

以下是一些常见的数据指标和对其的分析：1.网络拓扑结构：包括网络中节点的个数、连接方式、节点密度、网络半径等。

对于海上多跳无线自组网，节点可能会存在移动，这就需要对网络拓扑进行实时监控和更新，以保证网络的可靠性和稳定性。

2.传输速率：如网络吞吐量、延迟、带宽等。

传输速率一般与路由协议和节点的布局有关，如果节点之间的距离较远且连接不稳定，传输速率会受到影响。

湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

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作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要无线Mesh网络（Wireless Mesh Network ，WMNs）具有快速部署和自组织等特点，这使得它非常适应于临时的按需网络部署场景。

WMNs对于热点地区的基础设施网、以及能提供低成本回程的传感器网和偏远农村蜂窝网基站，都是一种具有很大吸引力的技术。

WMNs的自组织性、自愈性、有效的移动用户管理和跟踪机制，高容量和高速率的特性，迫切需要高性能的路由算法。

近年来，路由算法成为WMNs发展中的一个研究热点。

WMNs从移动Ad Hoc 网络中借鉴了许多路由选择方法作为路由的解决方案，但是这些方法都不太理想或者没有达到性能的最优化，且没有利用到WMNs自身的特点。

本文提出了一个改进的分层AODV路由协议（IH-ADOV），它表现出了更好的可扩展性和网络性能，当一条路由丢失时，它可使寻找替代路由的路由开销得到降低。

此外，在IH-AODV中，我们还提出了一种新技术，即最新链路发现机制。

它旨在对加入簇的节点进行快速路由发现，能够提高路由发现的速度和效率。

对于路由维护，这种技术也非常有用。

在新算法中，本论文定义静态节点为Way Point（WP）节点，其他节点称为Cluster Member（CM）簇成员节点。

2010年第10期，第43卷 通 信 技 术 Vol.43，No.10,2010 总第226期 Communications Technology No.226,Totally无线Mesh网路由协议仿真及性能分析莫金旺①， 蒋文芳②， 赵 利②(①桂林电子科技大学 信息科技学院，广西 桂林 541004；②桂林电子科技大学 信息与通信学院，广西 桂林 541004)【摘 要】当前对无线网格网络（Mesh网络）主要研究之一是无线路由技术，即针对无线Mesh网络自身的特点进行路由设计。

在熟悉基于Linux平台的网络仿真器（NS2）针对Mesh网络路由协议的仿真过程的基础上, 利用NS2网络仿真软件分别从端到端平均时延、分组递交率、归一化路由开销三个方面比较了目前三种典型的路由协议——按需平面距离矢量路由（AODV）、动态源路由（DSR）和目的序列距离矢量路由（DSDV）的性能,并详细介绍了整个仿真过程的步骤。

最后，通过分析AODV协议的吞吐量，得出网络最佳容纳的节点数，研究成果对协议的实现具有重要的应用价值。

【关键词】无线网络；路由协议；仿真；吞吐量【中图分类号】TP393 【文献标识码】A【文章编号】1002-0802(2010)10-0065-03Simulation and Performance Analysis of Routing Protocolsbased on Wireless Mesh NetworkMO Jin-wang①， JIANG Wen-fang②， ZHAO Li②(①School of Information Technology, Guilin University of Electronic Technology, Guilin Guangxi 541004, China;②School of Information and Communication Engineering, Guilin University of Electronic Technology, Guilin Guangxi 541004, China)【Abstract】At present, one of the main studies on wireless grid networks(mesh networks) is wireless routing technology. A routing protocol based on characteristic of wireless mesh network is designed. In familiarity with the simulation process of wireless mesh networks routing protocol by network simulator(NS2) based on Linux platform, the performance of the typical routing protocols –Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing(AODV), Dynamic Source Routing(DSR) and Destination Sequenced Distance Vector(DSDV) is compared from the three aspects of average end-to-end delay, packet submission rate, and normalized routing overhead, and the details of simulation process are given. Finally, by analyzing the throughput of AODV protocol, the best accommodation of node number by the network is obtained. And the research result is of important application value for the protocols implementations.【Key words】wireless network; routing protocol; simulation; throughput0 引言无线网状网(WMN)本质上属于移动自组织网络(Ad hoc 网络)，它与后者的最大区别在于前者的用户终端相对来说移动性较低，WMN一般不是作为一个独立的网络形态存在，而是因特网核心网的无线延伸。

上海交通大学硕士学位论文 ABSTRACT II RESEARCH ON TRUSTED AODV (AD-HOC ON-DEMAND DISTANT VECTOR) IN WIRELESS AD-HOC NETWORKS2

ABSTRACT A wireless Ad-hoc network is a kind of distributed wireless network in which each node communicates with others by multi-hops. Because of the nature of self-organization and the limit of individual resources, wireless ad-hoc networks can be compromised by malicious and selfish nodes. To reduce the harmful effects of malicious nodes in wireless ad-hoc networks, we propose a trust model which is based on wireless distant vector protocols. Our trust model is derived from subjective logic which specifies the trust presentation and manipulation. In our model, trust contains three elements, belief, disbelief and uncertainty. Our model is composed of in a monitor module, a routing module and a trust module. All these three modules function collaboratively. The responsibility of monitor module is to watch neighbor nodes’ behaviors and calculate the neighbors direct trust value. The routing module is to deliver the route trust and maintain the route tables. And the main task of the trust module is to aggregate one neighbor’s direct trust and the advertized route trust of that neighbor. Meanwhile the trust module provides trust metric for routing module.

高效的路由算法在无线自组网中的应用无线自组网是一种去中心化的网络组织方式，其中的设备可以自动地建立和维护网络连接，不需要依赖传统的基础设施。

在无线自组网中，路由算法的选择和使用对网络的性能和效率起着至关重要的作用。

本文将探讨高效的路由算法在无线自组网中的应用。

一、无线自组网的特点无线自组网与传统网络相比，有着以下几个显著的特点：1. 无线连接：无线自组网中的设备通过无线通信进行通信和协作，不依赖于有线基础设施。

2. 动态拓扑：无线自组网中的设备可以随时加入或离开网络，网络拓扑结构会动态变化。

3. 有限资源：无线自组网中的设备通常具有有限的计算能力、存储容量和电池寿命。

基于这些特点，为了保证网络的高效性和可靠性，选择和使用高效的路由算法变得至关重要。

二、路由算法在无线自组网中的应用1. Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV)：AODV 是一种基于距离矢量的无线自组网路由协议，在节点之间建立和维护路由。

它通过在需要建立路由时广播请求，在网络中动态生成路由。

AODV 的优势在于能够适应网络拓扑的变化，动态地选择最佳路由。

它能够在节点加入和离开时自动更新路由表，并且具有快速启动时间和低计算开销。

2. Dynamic Source Routing (DSR)：DSR 是一种源节点驱动的无线自组网路由协议。

源节点在发送数据包时，携带路由信息，经过中间节点逐跳传递到目标节点。

DSR 的优势在于能够减少路由查询的开销，因为在数据包中携带了完整的路由信息，不需要每次都进行查询。

此外，DSR 具有较高的灵活性和适应性，能够适应网络拓扑的动态变化。

3. Optimized Link State Routing (OLSR)：OLSR 是一种基于链路状态的无线自组网路由协议，用于在节点之间建立和维护路由。

它通过广播消息来通知网络中所有节点的连接状态，并根据这些信息动态地选择最佳路由。

基于NS—3的OLSR路由协议性能仿真随着近年来Ad hoc网络的发展，Ad hoc网络的各项性能得到越来越多的研究，而路由协议的性能好坏将直接影响到Ad hoc网络的性能。

本文选用NS-3网络模拟器作为仿真环境，对Ad hoc网络中的OLSR路由协议进行仿真性能分析。

标签：Ad hoc网络；NS-3网络模拟器；OLSR路由协议0 引言近年来，由于在消防救灾、应急通信等行业中占着重要地位，Ad hoc网络得到越来越多的重视，而路由协议作为Ad hoc网络中最重要的组成部分之一，也相应的成为了研究的热点方向。

本文将选择OLSR协议作为仿真协议，在NS-3网络模拟器下对其进行性能仿真评估。

1 NS-3网络模拟器在现代通信网络发展中，网络技术得到了广泛的应用，因此对于网络技术的研究与开发有着越来越大的需求，网络模拟技术也应运而生，目前现有的网络模拟工具主要包括：OPNET，NS-2，GloMoSim，OMNET++等等，然而在研究过程中发现，当前的模拟工具都存在着各种各样的不足。

针对这样的问题，美国华盛顿大学的Thomas R.Henderson 教授及其小组在美国自然科学基金NSF的支持下开发出了全新的网络模拟工具NS-3。

NS-3是一部全新的网络模拟软件，是目前最受欢迎的网络模拟软NS-2的最终替代软件，而不是NS-2的升级版本。

NS-3可以说既摒弃目前的主流网络模拟软件OPNET和NS-2的缺点，又整合这两部软件的一些优点。

NS-3是一个离散事件模拟器，它的体系结构主要由模拟器内核和网络组件组成。

模拟器内核主要由事件调度器和网络模拟支持系统组成。

网络模拟器支持系统主要包括：Attribute系统，Logging系统和Tracing系统。

Attribute系统主要实现对NS-3仿真实体进行仿真参数的设置、组织、访问、修改等；Logging系统是NS-3中新引入的概念，类似于一种基于控制台的消息记录模块，这种机制在进行仿真过程的追踪和模块扩展的时候极其方便有效；Tracing系统主要用来实现NS-3中的仿真结果输出。

车联网路由协议的比较分析随着智能交通的迅猛发展，车联网的应用日益普及。

而在车联网领域，路由协议扮演着至关重要的角色。

车联网路由协议主要用于控制车辆间的通信，将信息从发送者传递到接收者的过程中，起到了桥梁的作用。

然而，市面上的车联网路由协议种类繁多，各有特点。

本文旨在对常见的车联网路由协议进行比较分析，旨在为读者提供一个较为全面的了解。

一、VANET路由协议VANET（车载自组织网络）是车联网中应用最广泛的一种协议。

在VANET中，车辆之间作为移动节点，通过无线链路相互连接，自主形成一个网络。

VANET路由协议可以分为两大类：基于距离向量的路由协议和基于链路状态的路由协议。

其中，基于距离向量的路由协议利用跳数作为衡量路径的标准，并采用Bellman-Ford算法进行计算，它的重要特点是需要广播所有的掌握路由信息的节点，通知它们的距离发生变化，有较大的开销，但是这种方案具有较强的鲁棒性。

而基于链路状态的路由协议所需信息较多，计算复杂度更高，但协议的适应性更强。

在VANET路由协议的基础上，还有一些衍生协议，如：AODV、DSR、OLSR 等。

AODV（自适应于需路由距离向量）是基于距向量的路由协议。

当源节点要向目的节点发送数据包时，先询问自己的邻居节点，找到一条到目的节点的最短路径，这个邻居称之为“路由器”。

源节点将数据包发送到这个路由器，最后经过若干次转发到达目的节点。

AODV协议具有快速建立路由和保持路由的能力，但是在高负载情况下，由于节点之间竞争越来越激烈，因此传输的可靠性更低。

DSR（动态源路由）是基于链路的路由协议。

它并不需要每个节点都了解整个网络的拓扑结构，而是让每个节点只了解与它直接相连的邻居节点，通过起点到终点的多跳路径进行数据包的交换。

DSR协议最大的优点是在高度动态变化的网络环境下，其表现不会受到太大影响。

然而，在网络形成初期，生成路由会带来比较大开销。

OLSR（优化链路状态路由）是基于链路的路由协议。

⽆线⾃组织⽹络⽆线路由协议1、⽆线路由协议的常⽤场景：多数都使⽤在⽆线⾃组织⽹络2、⽆线路由协议的分类按照请求⽅式：主动路由协议（OLSR）按需路由协议(AODV)按照层次性划分：⼆层路由（bable、HWMP/batman-aodv：⼆层转发协议）三层路由协议（batman）按照路由来源：动态源路由协议DSR:优化⽹络的通信量链路状态路由协议（OLSR）:也可以实现⽹络的优化功能3、 AODV：按需平⾯距离⽮量路由协议，主要应⽤于⽆线⽹状⽹络（⽆线ad-hoc）中进⾏路由选择的路由协议，在数据传输中可以实现单播和多播传输的路由协议，该协议是ad-hoc⽹络中按需⽣成路由⽅式的典型协议；aodv协议还是反应式路由协议4、按照⽆线⽹络的覆盖范围划分：thread zigbee ble meshBle mesh（蓝⽛）⽹络：适合于中⼩规模——⼩数据处理的⽹络Thread zigbee⽹络：适⽤于⼤型⽆线⽹络和⼤数据处理5、距离向量路由协议：每个节点保持⼀张含有距离或者耗费的表来进⾏操作，通过相邻节点的宣告的路由信息确定到达⽬的节点的路由，相邻节点相当于下⼀跳节点，这张表中包含⽬的节点路由信息（包含了最佳路由），到达⽬的节点的完整的信道表信息，⽤于计算最佳路由的算法就是向量的算法：dv路由算法DSDV路由协议：是典型的距离向量的路由协议（⽬的序列距离向量路由协议），在dsdv中，每⼀个移动节点都需要维护⼀个路由表，路由表包含：⽬的节点、跳数、⽬的地序号6、临时按序路由算法（TORA）7、 ZRP（区域路由）：基于区域概念，将整个⽹络划分成若⼲个以节点为中⼼，以⼀定跳数为半径的虚拟区域，每个节点区域是以跳数作为区域半径根据区域划分：区内路由协议(IARP）区间路由协议（IERP）AD-HOC⽹络：临时性、多跳的、⽆中⼼的、⾃组织⽆线⽹络，⼜称为多跳⽹、⽆基础设施的⾃组织⽹1、 ad-hoc的特点1）⽆固定的基础设备2）每个节点具有移动性，可随时保持动态⽅式与其他节点相连3） Ad-hoc中的节点既可⾔是终端（运⾏应⽤程序）；⼜可⾔充当路由器（路由发现、路由转发功能）4）⽹络的独⽴性：⽆需⽹络设备⽀持，只需可⾔接收⽆线信号的设备就可快速建⽴起ad-hoc⽹络，应⽤于突发性的灾难救助、偏远地区通信等5）动态变化的⽹络拓扑结构6）有限的⽆线带宽（通信传输速度低于有限⽹络很多）7）⽹络的分布式特点：⽹络中的部分节点出现问题后，其他节点会⾃动形成新的⽹络进⾏数据传输，不影响原⽹络的正常通信2、 ad-hoc缺点1）⽆线终端的取值范围的有限性2）有限的主机能源3）⽣存周期短4）有限的物理安全：易受窃听、欺骗、数据窃取等⽹络安全因素MANET简介：定义为移动⾃组织⽹络的⼯作组，特指节点具有移动性的ad-hoc⽹络Ad-hoc的应⽤1、么有有限通信设施的地⽅，例如偏远⼭村2、需要突发性的事件中的⽹络传输的地⽅3、适⽤于军事的情报收集（来源于军事部门）4、主要应⽤于各⼤临时性场所的⽹络需求5、传感器⽹络的应⽤6、个⼈通信简述什么是ad-hoc⽹络和MANET⽹络？具有哪些特点？答：1. Ad Hoc⽹络是⼀种没有有线基础设施⽀持的移动⽹络，⽹络中的节点均由移动主机构成。

Ad Hoc战术网络路由协议研究——AODV协议的设计与仿真的开题报告一、选题背景与意义随着无线网络技术的迅速发展，灵活性高、覆盖范围广的Ad Hoc网络已经成为研究热点。

然而，在无线Ad Hoc网络中，由于节点的动态性和不稳定性，网络拓扑变化频繁，网络效率和数据传输质量都受到很大挑战。

在这种情况下，合适的路由协议可以大大提高网络的联通性和吞吐量，保证数据传输的稳定性和可靠性。

AODV （Ad Hoc On-demand Distance Vector Routing Protocol）是一种经典的基于距离向量的Ad Hoc网络路由协议，该协议的核心思想是按需建立路由，通过链路状态查询和路由发现，及时获取网络拓扑信息。

在Ad Hoc网络中应用广泛，并且与其他路由协议相比，具有更低的网络负载和更快的数据传输速度。

研究和实现AODV协议，并对其在不同场景下的性能进行评估和优化，对于提高Ad Hoc网络性能和应用效果具有重要意义。

二、研究内容和方法1. AODV协议设计细节：设计并实现AODV协议的核心算法和关键功能。

包括路由表的建立、维护和更新；链路状态查询和路由发现；路由信息的传递和更新等。

在理论上掌握AODV的优化方法，提高路由协议的效率和稳定性。

2. 网络仿真平台搭建：实现Ad Hoc网络仿真模拟环境的构建和模拟，包括拓扑结构的搭建、节点分布规律、节点移动模型和网络数据流的模拟等。

选用Ns-3（Network simulator 3）平台进行网络仿真，通过该平台评估和分析AODV协议在不同网络场景下的性能和优化策略。

3. 仿真性能评估：设计仿真实验并收集网络性能数据，对不同参数和场景下的AODV协议进行性能评估和分析。

包括路由发现时间、路由重构时间、网络吞吐量、平均端到端延迟等指标的分析。

基于仿真结果，分析AODV协议的性能优化策略和改进思路。

三、预期成果和意义本研究预计可以设计实现AODV路由协议，并基于Ns-3平台搭建Ad Hoc网络仿真环境，进行性能数据测试和分析。

移动自组网典型路由协议的性能分析与比较
曾丽珍;李思敏
【期刊名称】《光通信技术》
【年(卷),期】2006(30)11
【摘要】分析了移动自组网的先应式路由协议DSDV和按需路由协议AODV与DSR,并通过网络仿真软件ns2进行了仿真实验,对其分组投递率,端到端平均时延、吞吐量、路由开销等方面的性能进行了分析和比较.实验结果表明,按需路由协议具有更好的性能.
【总页数】3页(P62-64)
【作者】曾丽珍;李思敏
【作者单位】桂林电子科技大学,通信与信息工程系,广西,桂林,541004;桂林电子科技大学,通信与信息工程系,广西,桂林,541004
【正文语种】中文
【中图分类】TN925
【相关文献】
1.Ad-Hoc网络中3种典型路由协议的仿真分析与比较 [J], 吴敬敬;李忠民;李建坤
2.移动自组网典型路由协议研究 [J], 范青刚;叶雪梅;蔡艳宁;朱云杰
3.同构及异构移动自组网中AODV路由协议的性能分析 [J], 付闯闯;蒋华龙
4.Ad Hoc网络中三种典型路由协议的仿真分析与比较 [J], 周杰
5.基于OPNET的移动自组网路由协议性能仿真分析 [J], 李海滨;唐晓刚;吴署光;王梦阳
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基于OMNeT+＋＋+的AODV-UU、DSR-UU+和DYMOUM路由协议性能仿真与分析32 4Vol.32 No.4第卷第期中南民族大学学报自然科学版2013年12月 Journal of South-Central University fo rNaNta. Sc tiio . Ena diltiio ti n es Dec.2013OMNeT + + AODV-UU 、 DSR-UU DYMOUM基于的和路由协议性能仿真与分析王文涛,王豪,郭峰,郑芳中南民族大学计算机科学学院,武汉430074摘要针对被动式单播路由协议 AODV-UU 、 DSR-UU 和 DYMOUM ,使用OMNeT + + Objective Modular NetworkTestbed in C + + 仿真软件,选取分组投递率、平均端到端时延和路由发现频率3个指标对 AODV-UU 、 DSR-UU 和DYMOUM , 3路由协议进行了性能仿真通过改变节点数目和节点移动速度分析比较了这些参数对个协议性能的, DYMOUM AODV-UU DSR-UU ,影响仿真结果表明协议在平均端到端时延和路由发现频率上优于和但在分组投递率上低于 AODV-UU 和 DSR-UU. 最后提出了对 DYMOUM 协议的改进.关键词移动自组织网路由协议性能仿真TP393 A 1672-4321 2013 04-0091-06中图分类号文献标识码文章编号Pecenrrafom Sntiolauim dna Asislyan fo AODV-UU ,DSR-UUdna DMO Y UM gtniuoR Prclstooo Bedsa no OMNeT + +Wang Waonte ,Wang Hao ,Guo Fnge ,Znghe FangCollege of Compute, rSSo ciuethn-cCeentral University for Nat, io Wnuaha lnit4i3e0s074,ChinaAtcartsb Aiming at passive unicast routing protocol,DASOR-UDUVa -UnUd DYMOUM ,we use the simulation soft toolOMNet + + Objective Modular Network Testbed inaCn+d+choose the packet deliv, earvyerraatigo e end-to-end delayand route discovery frequency to evaluate the performa,nDce SR-Uo U afnd AOD DVYM-UOUUM. We change the speedand numbers of the nodes to analyze and compare the effects of different parameters. The results show that DYMOUM isbetter than AODV-UU and DSR-UU at average end-to-end delay and route discov, erbuyt f isrelquo ewne cyr in packetdelivery ratio. In, thweeepnrdopose the improvements in DYMOUM.Ksdrowye Ad Hoc netwo rrkouting proto pecro fl ormance simulation[1]MANETproacti ve reactive移动无线自组网由一组无线移动为先验式路由协议和反应式路[2],节点组成是一种不需要依靠现有固定通信网络基由协议 . 在文献研究方面,传统的反应式 MANET[3] [4] [5]础设施就能够迅速展开使用的网络体系,所需人工经典路由协议DSDV 、DSR 和AODV 的性能比, 、、较研究已经完成. 文献[6]在 NS2 仿真环境下阐述干预最少是没有任何中心实体自组织自愈的网AODV、 DSR DYMO ,络.MANET 网络是对有线网络的补充和扩展,也是了和协议的工作原理文中采未来一种主要的网络接入方式. 由于其组网灵活、易用平均时延、平均跳数、包传递率和路由负载4个参, . MANET 3 ,于扩展当前发展十分迅猛目前对于网络数比较了这种反应式路由协议实验结果表明的研究主要集中在传输方式、组网方式和应用层上, DYMO 协议在平均时延和平均跳数上优于 AODV, DSR ,其中在组网方式的研究上路由协议的研究是个热和路由协议但在包传递率和路由负载上其性.MANET , AODV DSR . [7]门领域路由协议从拓扑方式来分主要分能低于和路由协议文献比较了2013-06-16收稿日期作者简介王文涛1967 -,男,副教授,博士,研究方向无线传感器网络,***********************.edu92中南民族大学学报自然科学版第32卷DSDV、 AODV DSR 、 Netfilter IP和的数据包分组投递率平均端递到钩子上的数据包会被捕获并可以通, .到端时延和路由负载指出先验式和反应式路由协过添加自定义代码进行修改议分别适用于何种网络环境,文献[8]虽然提出了 1.2 DSR-UU[11]DSR-UU用于嵌入式和多种平台的 AODV-UU 协议,但是并是比较经典的按需路由协议的原DSR-UU ,DSR-UU没有和同样用于嵌入式平台的和型主要由路由寻找和路由维护两种机制DYMOUM 路由协议进行比较分析.目前的研究主要组成.集中在经典反应式路由协议的性能仿真比较分析, 路由寻找当某个源节点S产生一个新分组需AODV- ,S在和硬件结合的嵌入式方面的改进协议如要传输给目的节点时就在该分组的分组头中添UU、 DSR-UU DYMOUM ,和则没有进行相应的仿真加一条源路由从而给出沿着该条源路由转发该分比较分析. 本文的主要贡献是,采用 OMNeT + + 网组至目的节点 D的转发跳序列. 通常情况下,S通过络仿真工具,在不同的节点数目和移动速度情况下, 搜索其路由存储器 out R e Cache 就能够找到一条3 、 ,对这种协议的分组投递率端到端时延和路由发合适的源路由路由存储器用于存储其以前获得的现频率3个指标进行分析比较,为嵌入式 Linux环路由. 如果 S在其路由存储器中没有找到任何可用境下反应式 MANET 路由协议的横向比较提供路由,那么 S初始化路由寻找协议来动态地寻找一. D , S D参考条到达的新路由并把源节点和目的节点分.别称为该路由寻找的发起节点和目标节点路由维护当使用一条源路由产生或者转发一1协议简介个分组的时候,发送该分组的每个节点都要负责证1.1 AODV-UU实该分组能够通过本节点到达该条源路由下一跳节[8]AODV-UU . 1, A B、路由协议是由瑞典乌普萨拉大学点的链如图节点使用一条经过中间节点Uppsala Universi和 ty爱立信公司联合发布的一种 C、 D的源路由为节点 E产生一个分组. 节点 C经过Ad Hoc . AODV-UU D网络路由协议路由协议是若干次确认请求之后仍然没有接收到节点的确AODV Linux , , D ,路由协议在嵌入式系统上的实现同认则认为从其到节点的链已经中断并且给节时又对 AODV 协议草案增加了其他功能. 例如 Hello点 A以及所有中间节点回送一个路由错误自 C接消息增加了单向链路检测和冲突避免. 由于 AODV 收到 D的最后一个确认以来,这些节点可能已经使MAC 802.11DCF , 802.11DCF C D . A ,路由协议层采用标准用从到的链节点接收到错误路由后从其, ,中的广播信息传输速度要低于单播并且传输范围路由存储器中删除中断链如果需要重传分组的重大于单播,因此,当单播信息失败后,节点还可能认传由上层协议如 TCP 执行., .为链路是活动的这样就会引起报文错误率增加[9]AODV-UU F R C3561 ,同样遵循路由协议标准并且在平均端到端时延和路由开销方面的性能要优于图1 DSR-UU 路由维护[10]AODV 和 AOMDV 协议 . AODV-UU 是基于Fig.1 DSR-UU routing maintenanceNetfilter ,AODV-UU ,框架实现的至今仍在更新AODV-UU .主要包括路由发现和路由维护两部分1.3 DYMOUM路由发现当 Netfilt从端口捕获输入或者输出报 er [12]DYMOUM AODV-UU ,并不是协议的扩展而文后,检查报文当中的目的地址是否在当前路由表是将 AODV-UU 的序列号、跳数计数和 E R RR 保留, , , ,中如果在将报文放行否则将报文放到缓存队列DSR-UU ,DYMOUM并加入的源路径积累思想主要中,然后向用户层的守护进程发送路由查找消息,如.也是由路由发现和路由维护两个机制组成果找到有效路由表则通知缓存模块,缓存模块将含路由发现 DYMOUM 的路由发现机制和 DSR-,有目的地址的报文重发在定时器时间内如果没有UU 的路由发现机制类似,当一个节点需要通信时,, . AODV-找到有效路由此报文将被丢弃路由维护.创建一个到目的节点的路由当源节点要和目的节UU 使用内核交互的方式更新内核路由表,AODV-, E RR Q ,点通信时源节点广播包直到目的节点收UU 的内核模块使用 Netfilt钩子来决定包是到来 er到 E RR Q 包,目的节点返回给源节点 E RR P 包建立, ,的还是出去的并且决定它应该被接收还是转发投第4期王文涛,等基于OMNeT + + 的 AODV-UU 、 DSR-UU 和 DYMOUM 路由协议性能仿真与分析 93 . 1 OMNeT + +反向路由一个模型是通过交换信息来通DSR-UU ,DYMO -UM. ,路由维护与相比发现讯的组件模块来构建的模块可以嵌套也就是断路后会通知全网中使用该断裂链路的节点,但没说,几个模块可以组成一个复合模块. 在创建模型有在传输数据的时候采用源路由,而是仅仅在路由时,需要将系统映射到一个相互通讯的模块体系中, , 2 NED .发现过程中使用路由控制包携带更多路由信息没用语言定义模型的结构可以在有沿用 DSR-UU 在数据包中携带源路由的做法. OMNeT + + 提供的 IDE中以文本或图形化方式来编辑 NED文件3C + +模型的活动组件简单模块需要用2 仿真实验,来编程当中要使用仿真内核及类库2.1 仿真场景 4 提供一个拥有配置和参数的 omnetpp. ini实验采用 OMNeT + + 作为仿真工具,OMNeT + 文件给模型,一个配置文件可以用不同的参数来描+ , C是面向对象的离散事件网络仿真工具它使用述若干个仿真过程+ + , OSI , NS-2、 OPNET 5 构建仿真程序并运行. 可以将代码链接到编程支持七层网络结构与等网络仿真软件相比,OMNeT + + 能够运行于多个 OMNeT + + 的仿真内核及其提供的一个用户接口, ,操作系统平台能够把网络拓扑和节点定义模块化命令行和交互式接口或图形化接口. inetmanet-2.0 6大大提高了仿真效率协议采用包里将仿真结果写入输出向量和输出标量文件面的 grid_aodv 协议,仿真场景分别是 AODV-UU 、中,使用 IDE中提供的分析工具来进行可视化. 结DSR-UU 和 DYMOUM. 仿真的运动场景是每个移果文件是普通的文本,所以能用 R 、 MATLAB 或其它2000 ×1000m .动节点在的矩形区域不停地随机运工具来进行绘图MassMobility, 仿真流程图如图2. 得到* . vec矢量文件之后,动运动模型是仿真时间设置为100s.仿真的消息长度是512 Byte,应用层开始发送我们用 MATLAB 软件进行绘图.UDP unifor 1ms, 60s, 1 , 2.3包的时间服从均匀分布延仿真结果及分析20s, . Ad Hoc时限制为目的节点随机生成仿真时采用的业我们选择了以下在网络中评估网络性务场景见表1. 能的指标1 平均端到端时延数据分组从源节点到目1表业务场景, 、的节点所需要的平均时间包括路由发现时延数据Tab.1 Scenario scene、 MAC包在队列中的等待时间传输时延以及层的重参数类型参数值传时延,反映路由有效性.messageLength 512 BytestartTime unifo r1ms, 60s, 1delayLimit 20s平均端到端时延destAddrNR G 1∑接收数据包时间 - 发送数据包时间.接收数据包个数2. 2. 4GHz,仿真的信道参数见表信道频率是最大发送功率2.0mW,路径损耗系数是2,信道数量 2 丢包率应用层收到的丢失分组数与发送是1,Mac层协议选取的是802.11. 的分组数之比,反映路由可靠性.表2 信道参数传输层未收到分组数×100%.丢包率Tab.2 Channel parameters传输层收到分组数参数类型参数值carrierFrequency 2.4GHz3 .路由发现频率每个节点传输数据量反映p 2.0mW路由传输错误率和网络竞争水平.alpha 2numChannels 12.2仿真步骤路由发现次数.路由发现频率仿真时间用 OMNeT + + 进行仿真的流程如下94 中南民族大学学报自然科学版第32卷2图仿真流程图Fig.2 Simulation flow chart仿真共使用 7种不同的节点运动速度 0,50, 果图. AODV-UU 、 DSR-UU 和DYMOUM 在 50个节100, 150, 200, 250, 300 m/s,根据节点运动速度的不点和100个节点的平均端到端时延、丢包率、路由发, . 50 , 3 ~5 .同网络拓扑变化剧烈程度不同我们取个或者现频率分别如图所示100 , MATLAB个节点的平均值用工具绘制仿真结3图平均端到端时延与节点移动速度仿真结果图Fig.3 e R sults figure of average end-to-end delay with the node speed 第4期王文涛,等基于 OMNeT + + 的 AODV-UU 、 DSR-UU 和 DYMOUM 路由协议性能仿真与分析 954图丢包率与节点移动速度仿真结果图Fig.4 e R sults figure of loss rate with the node speed5图路由发现频率与节点移动速度仿真结果图Fig.5 e R sults figure of route discovery frequency with the node speed 平均端到端时延由图 3可知,DYMOUM 协议致,在节点较多时,DYMOUM 的丢包率急剧上升,这的平均端到端时延优于 AODV-UU 和 DSR-UU 协是因为 DYMOUM 只对基本的路由维护作出规定,, DYMOUM , Hello议主要是协议使用了路径积累更能有并没有说明路由维护是采用传统的包维护机效发现路由,此外,DYMOUM 的路由维持效率比制、链路检测反馈机制还是像AOMDV 的多路径维AODV-UU DSR-UU . 3 , .和高从图中还可以看出护机制AODV-UU 100m/s ,DYMOUM的时延在节点移动速度为时到路由发现频率在路由发现频率上达一个峰值,DSR-UU 时延在节点移动速度为50m/ 的表现明显要优于AODVUU 和 DSRUU ,不过 DSRs , DYMOUM , , ,时到达一个峰值而表现比较稳定随由于其源路径累积思想在路径基本建立完成之后,3 .着节点移动速度的增加个协议的时延都出现增路由发现频率趋于稳定长,这是因为节点移动速度越快,拓扑变化越剧烈, 由以上仿真结果及性能分析可知,DYMOUM 的, . AODVUU路由重建次数就越多时延就会升高平均端到端时延和路由发现频率优于和丢包率从图4可以看出,在50个节点的情况 DSRUU 协议. 当节点数目较少时,DYMOUM 协议的下,节点移动速度较低时,DYMOUM 丢包率较低,表丢包率略高于 AODVUU 和DSRUU 协议,三者差别, , ,DYMOUM现较好而且整体表现较为平稳但是当节点速度较并不大当节点数目较多时协议的丢包高时,DYMOUM 和AODVUU 丢包率接近,均大于率明显高于AODVUU 和DSRUU 协议. 因此,DYMOUMDSRUU 的丢包率在 100个节点的情况下, 协议适用于对时延和开销要求较高的网DYMOUM AODVUU DSRUU , AODVUU DSRUU的丢包率比和要高出络而和适合对丢包率要求较高很多,AODVUU 和 DSRUU 的丢包率基本接近. 因的网络. 在节点数目较大时,AODVUU 和 DSRUU 的, , 3 ,DYMOUM此在节点较少的情况下个协议的丢包率基本一丢包率基本一致的丢包率明显不如。

㊀ＩＳＳＮ１６７２－４３０５ＣＮ１２－１３５２／Ｎ实㊀㊀验㊀㊀室㊀㊀科㊀㊀学ＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ㊀ＳＣＩＥＮＣＥ第２１卷㊀第３期㊀２０１８年６月Ｖｏｌ ２１㊀Ｎｏ ３㊀Ｊｕｎ ２０１８计算机应用ＤＳＲ和ＡＯＤＶ路由协议虚拟仿真实验平台设计张立明，唐海涛，王㊀健，魏晓辉，张仲明（吉林大学计算机科学与技术学院；物联网虚拟仿真实验教学中心，吉林长春㊀１３００１２）摘㊀要：路由协议分析在无线通信中的路由选择㊁传输原理㊁及性能分析是无线网络实验教学的难点㊂该实验课程路由选择理论性强，传统实验教学方法效果较差，导致学生难于理解和掌握㊂基于ＡＯＤＶ和ＤＳＲ基本理论开发了无线路由协议虚拟仿真实验平台，支持通信结点个数设置㊁参数设置和结点通讯半径等信息设置㊂实验教学表明，该仿真实验平台可使学生更深入地理解和掌握无线路由选择理论，培养了学生在路由协议方面的实践动手能力，实验教学效果和质量得到了显著提高㊂关键词：ＤＳＲ；ＡＯＤＶ；虚拟仿真；路由协议；实验教学中图分类号：ＴＰ３９３㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－４３０５．２０１８．０３．０２０ＤｅｓｉｇｎｏｆｖｉｒｔｕａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒＤＳＲａｎｄＡＯＤＶｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＺＨＡＮＧＬｉ－ｍｉｎｇ，ＴＡＮＧＨａｉ－ｔａｏ，ＷＡＮＧＪｉａｎ，ＷＥＩＸｉａｏ－ｈｕｉ，ＺＨＡＮＧＺｈｏｎｇ－ｍｉｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ＩｎｔｅｒｎｅｔＶｉｒｔｕａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＴｅａｃｈｉｎｇＣｅｎｔｅｒ，ＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００１２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｏｕｔｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉ⁃ｃａｔｉｏｎａｒｅｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｉｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｔｅａｃｈｉｎｇｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｎｅｔｗｏｒｋｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｒｏｕｔｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｕｒｓｅｈａｓａｓｔｒｏｎｇｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｔｅａｃｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓｐｏｏｒ，ｗｈｉｃｈｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｆｏｒｓｔｕｄｅｎｔｓｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄａｎｄｍａｓｔｅｒ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｃｔｈｅｏｒｙｏｆＡＯＤＶａｎｄＤＳＲ，ｗｈｉｃｈｓｕｐｐｏｒｔｓｔｈｅｓｅｔｔｉｎｇｏｆｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｎｏｄｅｓ，ｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｒａｄｉｕｓｏｆｎｏｄｅｓ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｅａｃｈｉｎｇｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｃａｎｍａｋｅｓｔｕｄｅｎｔｓｍｏｒｅｄｅｅｐｌｙｕｎｄｅｒｓｔａｎｄａｎｄｇｒａｓｐｔｈｅｍｏｄｅｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｒｏｕｔｉｎｇｔｈｅｏｒｙ，ｔｒａｉｎｉｎｇｓｔｕｄｅｎｔｓｉｎｔｈｅｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌ ｓｐｒａｃｔｉｃａｌａｂｉｌｉｔｙ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｅａｃｈｉｎｇｅｆｆｅｃｔａｎｄｑｕａｌｉｔｙｉｍｐｒｏｖｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＤＳＲ；ＡＯＤＶ；ｖｉｒｔｕａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｔｅａｃｈｉｎｇ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀基金项目：国家自然科学基金项目（项目编号：６１６７２２６１；６１５０２１９９）㊂通讯作者：张仲明（１９６８－），男，吉林长春人，硕士，高级工程师，主要从事嵌入式系统和网络安全方面的实验教学㊂㊀㊀‘国家中长期教育改革和发展规划纲要（２０１０－２０２０年）“指出： 信息技术对教育发展具有革命行动影响，必须予以高度重视 ［１－２］㊂在十年远景发展这一大背景规划下，推出建设国家级虚拟仿真实验教学中心的工作，是国家在教育信息化建设和改革工作上的一个重大举措㊂２０１３年８月，高等教育司颁布了‘关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知“（教高司函［２０１３］９４号］），启动了国家级虚拟仿真实验教学中心的建设工作［３－４］㊂按照分批建设的原则，２０１３年至２０１５年每年批准１００个国家级虚拟仿真实验教学中心，吉林大学物联网虚拟仿真实验教学中心是２０１４年被批准的１００所国家级虚拟仿真实验教学中心之一，在网络实验教学方面也取得了较好的教学效果［５－６］㊂实验教学作为高校教育的重要组成部分，是培养学生创新能力和实践能力的重要教学方式，其教学效果是其它理论教学不能取代的［７］㊂国内现阶段的实验教学面临着日新月异的无线通信网络技术变革和ＩＴ企业对技术含量要求较高人才培养带来的严峻考验，特别是对学生创新能力㊁实践能力和科研能力提出了更高要求［８］㊂随着计算机㊁互联网技术的高速发展，结合虚拟仿真实验的基础实验教学的建设已经逐渐成为教育信息化建设的不可或缺的组成部分［９］㊂更有利于高校内广泛开展不受时间地点约束的网络实验教学，为高校间及向校外共享开放实验教学资源奠定了良好基础［１０］㊂ＡｄＨｏｃ网络是一种支持无线的移动网络［１１］，不需要硬件网络设备支持情况下就可以在任何地点㊁任何时间快速构建移动通信网络，进而满足日益增加移动设备使用者对随时随地连接网络的需求㊂因其在民用和商业领域的巨大应用价值［１２］，越来越多的学者开始投入到对路由协议核心技术的研究中㊂现在ＡｄＨｏｃ网络路由协议的数量已经超过２０种，吉林大学物联网虚拟仿真实验教学中心在结合已有通讯实验基础教学资源基础上，针对按需距离矢量路由协议（ＡｄＨｏｃＯｎＤｅｍａｎｄＤｉｓｔａｎｃｅＶｅｃｔｏｒ，ＡＯＤＶ）和动态源路由（ＤｙｎａｍｉｃＳｏｕｒｃｅＲｏｕｔｉｎｇ，ＤＳＲ）两种具有代表性的路由协议开发了虚拟仿真实验平台㊂使学生在对网络通信协议的感性认识基础上，进一步通过虚拟仿真实验提高学生的实践和创新能力㊂１㊀无线网络技术中路由协议在无线ＡｄＨｏｃ网络中，任何一个通讯结点的地位都独立平等，都不依赖于传统通讯网络中的中心网络结点㊂每个通讯结点都具有传统中心网络结点的存储与转发功能，即每一个通讯结点都是可以随时移动㊁具有路由器功能的通讯设备㊂整个移动网络中不需要固定的基础网络通讯设备，每个移动网络通讯端都可以随时移动的，可以不受时间和地点的限制快速地组成移动通讯网络进㊂与传统基于中心的通讯网络相比，ＡｄＨｏｃ移动网络无需中心基础通讯设备㊁组网便捷，可根据实际网络需求快速构建移动通讯网络㊂非常适合应用于执行临时的突发事件㊁抗洪救灾和军事作战指挥等具有移动特征的通讯需求㊂因受无线传输信号衰减的影响，移动网络中网络信号的传输范围受限，从通讯结点发射端向接收端发送网络数据时通常需要网络中中继通讯结点的辅助，所以通讯路由协议在移动网络中具有重要作用［１３］㊂因ＡｄＨｏｃ移动网络的通讯结点动态多变的特性，其网络路由协议的研究仍是许多学者和专家研究的热点［１４］㊂目前为止，已经提出和应用的关于移动网络ＡｄＨｏｃ路由协议已有很多种［１５］，选择ＤＳＲ与ＡＯＤＶ这两种按需路由协议进行的虚拟仿真，下面将详细地介绍这两种路由协议的理论㊂１．１㊀ＤＳＲ路由协议ＤＳＲ动态源路由协议是ＡｄＨｏｃ网络中一种适应按需路由的协议，只有当网络中的结点有发送数据包请求时才会建立路由状态㊂ＤＳＲ协议中每个结点都具有转发和存储功能，结点间地位也独立平等，任意结点都可以动态发现到达目标结点的路由信息㊂与传统路由协议不同，当中间结点失效或丢失的情况下，ＤＳＲ协议中经过此结点的路由信息会动态重新建立，ＤＳＲ协议中的结点不对路由信息进行周期性广播，也不对结点的路由信息进行定期维护㊂ＤＳＲ协议按需的思想避免了网络中结点对路由信息周期性更新的缺点，进而减少了网络中存储计算资源和带宽的消耗㊂ＤＳＲ协议按需的特点是当结点有发送数据包请求时才会建立路由状态，进而发现并维护一条最高效和最合适的路由信息㊂ＤＳＲ路由协议为实现这一按需路由的特点，其工作过程也分为路由发现和路由维护两个阶段㊂在路由发现阶段，主要是在简单和高效的情况下建立一条从源结点到目标结点的可行路由路径㊂第一步，源结点将路由请求分组信息广播给网络中邻居结点，临近结点在收到分组请求信息时先会检查本结点是否已经存储了到达目标结点的路由㊂如果存在则直接返回路由信息；如果没有，则将自己的结点信息加入此路由信息中，在目标结点未加入此路由信息之前继续将路由请求分组进行广播㊂第二步，在目标结点收到由源结点或邻居结点发来的路由请求分组时，目标结点将路由应答分组返回给源结点㊂当源结点收到由目标结点发来的应答分组时建立了一条简单高效的源结点与目标结点间路由路径，进而实现了源结点与目标结点间的正常通信，随后协议进入路由维护阶段㊂㊀张立明，等：ＤＳＲ和ＡＯＤＶ路由协议虚拟仿真实验平台设计在路由维护阶段，ＤＳＲ主要监测网络中结点拓扑结构的变化情况，此维护机制可检测出当前路由路径中包含的结点是否失效㊂当路由路径中某一结点发生失效时，则该结点的路由路径也随之失效㊂为了保证源结点和目标结点的正常通信，会向源结点发送路由错误报文㊂随后，在源结点收到该路由错误报文时，会将该失效路由路径从路由缓存中删除，并进入路由发现阶段进而重新建立新的路由路径信息㊂ＤＳＲ与传统路由协议不同，不存储整个网络中路由信息结点，仅发现和维护其与目标结点之间的路由路径，不仅减小了数据缓存的开销也减少了网络中结点的能量消耗㊂ＤＳＲ路由协议也存在增加存储开销的缺点，即需要在每个数据分组中都存储结点本身的路由信息㊂此外，在路由发现阶段采用广播的方式发送数据分组请求信息，一方面结点间容易重复广播和发生冲突；另一方面，如果网路中太多回复时，会增加结点使用本地缓存的开销㊂虽然ＤＳＲ本身存在一些缺点，但按照按需路由特点它是简单并高效适合ＡｄＨｏｃ网络的路由协议㊂１．２㊀ＡＯＤＶ路由协议ＡＯＤＶ路由协议充分结合ＤＳＲ协议和ＤＳＤＶ协议的按需路由的思想，ＡＯＤＶ路由协议与ＤＳＲ协议的路由发现及路由维护阶段原理基本相似，并在其基础上进一步优化路由发现和维护过程㊂ＡＯＤＶ协议采用了ＤＳＤＶ协议中逐跳路由思想，并在路由维护阶段对目的结点序列号进行周期性更新㊂ＡＯＤＶ与ＤＳＲ协议相似，仅当路由中的结点需要发送数据包时才建立路由状态，此优点决定了其适合于结点较多的大型ＡｄＨｏｃ网络㊂在ＡＯＤＶ路由发现阶段，首先要检测缓存中是否已存储了到达目的结点的路由信息，如果此路由信息没有过期则直接采用，否则需要进入路由发现阶段建立路由㊂在建立路由阶段，源结点先将路由请求帧广播发送给邻居结点，邻居结点依据收到的路由请求帧对其到源结点的路由表进行更新㊂当邻居结点不是目的结点时：如果此邻居结点中存储了到达目的结点有效路由，则通过已建立的反向结点单播至源结点发送路由应答帧，当源结点收到应答帧时则建立一条由源结点到达目的结点的路径；否则，此邻居结点继续转发路由请求帧，中间结点继续维护指向源结点的反向路由信息㊂当邻居结点是目的结点时，说明此时已经建立一条由源结点到达目的结点的有效路径㊂在ＡＯＤＶ路由维护阶段，通过周期性发送消息帧检测路由链路情况㊂如果路由中某结点在规定时间还未收到来自邻居结点发来的消息帧，则表明此链路失效，此时需要对此失效链路进行局部修复㊂当局部路由修复超过规定时间时，便会向源结点和目的结点发送路由错误信息，各中间结点在收到路由错误信息时则删除此失效链路的路由信息㊂在ＡＯＤＶ协议中，每个结点都仅包含了下一跳的目的信息，使得数据分组的头部不用包含路由表信息，进而较大程度地节约存储空间㊂协议中还采用序列号机制，有效避免了路由信息过期和路由失效问题，同时还避免了路由环路的缺陷㊂２㊀ＤＳＲ和ＡＯＤＶ路由协议虚拟仿真实验根据上述介绍的ＤＳＲ和ＡＯＤＶ路由协议的路由发现和路由维护阶段的基本思想，本节介绍ＤＳＲ和ＡＯＤＶ路由协议虚拟仿真实验设计的基本流程㊂２．１㊀虚拟仿真实验流程依据ＤＳＲ和ＡＯＤＶ路由协议特征，在虚拟仿真实验中提供路由结点个数设置功能㊂在结点数目设置面板上可以选择将要虚拟仿真路由结点的数目，然后在每个结点的参数设置面板中可以分别设置结点的Ｘ㊁Ｙ坐标数值和其通讯半径信息㊂在路由协议建立后，还提供设置路由中个结点失效和恢复功能，进而可真实地演示路由协议的动态建立过程㊂在设置每个结点的坐标位置信息和通讯半径等信息后，虚拟仿真实验平台面板的演示区域会显示结点的相应位置㊂为进一步模拟仿真结点变化对路由协议建立的影响，还支持使用鼠标对演示面板中对结点进行拖拽的功能，进而直观地改变路由中结点的位置信息，增强虚拟仿真实验的交互性㊂在路由面板中可选择ＤＳＲ或ＡＯＤＶ路由协议对演示面板中的结点建立路由，点击路径演示按钮时，在演示面板中将会显示路由协议建立的相应路由路径㊂虚拟仿真路由实验具体流程如图１所示㊂图１㊀路由协议虚拟仿真实验流程图９６２．２㊀虚拟仿真实验平台上一节介绍了协议仿真实验的基本流程，在本节介绍虚拟仿真实验平台，如图２所示㊂在协议选择面板中有ＤＳＲ与ＡＯＤＶ路由协议选择按钮㊁路径演示按钮和置空按钮㊂协议选择按钮的功能是选择要演示的协议㊂演示路径按钮功能是仿真实验平台根据所选的路由协议对结点面板中的结点及其相关信息进行路由路径的建立㊂置空按钮可对当前的仿真实验的路由协议结点选择及结点等所有相关信息进行重置㊂在结点参数设置面板中，通过８个数值按钮来选择中间结点数目㊂根据所选择结点的个数，未被选择的结点参数设置面板显示为不可编辑状态㊂在已经选择每个结点参数设置面板中，可以设置每个结点的Ｘ㊁Ｙ坐标位置信息㊁结点通讯半径信息和结点是否在路由过程中失效的信息㊂当清除结点按钮单击时，失效的结合点标签会变成灰色，并且它的参数相关信息都不可再进行设置㊂在设置好路由协议选择㊁结点个数和结点参数相关信息后，点击演示路径按钮，便可以在平台的演示面板中绘制出当前结点信息下相应的路由选择路径㊂在演示面板中，可以通过鼠标对结点进行拖拽改变结点的位置信息，路径中每个中间结点都可以动态设置是否失效，进而实现模拟动态路径中结点位置变化和失效后重新进行路由发现的过程㊂图２给出了ＤＳＲ协议下路由状态图仿真运行界面㊂图２㊀ＤＳＲ路由协议虚拟仿真运行界面３㊀结语ＤＳＲ和ＡＯＤＶ路由协议虚拟仿真实验把路由选择结果以图形方式表示出来，学生在实验过程中可以直观地理解选择路由传输过程中变化情况，有利于培养学生的创新能力和提高学生的实践动手能力㊂此虚拟仿真实验有利于直观地评价无线网络中的路由协议理论和性能，为对无线网络中的路由协议的深入研究打下了坚实基础，为进一步丰富共享实验教学资源和提高教学质量提供了有力支持㊂实验教学表明，此虚拟仿真平台激发了学生对无线路由协议学习和实践的积极性，加深了学生对无线路由协议选择理论过程的理解㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］㊀李平，毛昌杰，徐进．开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设提高高校实验教学信息化水平［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１３，３２（１１）：５－８．［２］㊀王卫国．虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１３，３２（１２）：５－８．［３］㊀王晓迪．虚拟仿真实验教学中心建设中八项关系的理解与探讨［Ｊ］．实验技术与管理，２０１４，３１（８）：９－１１．［４］㊀祖强．国家级虚拟仿真实验教学中心评审指标体系解读［Ｊ］．中国现代教育装备，２０１４（２１）：２７－２９．［５］㊀李洪亮，李想，崔浩龙，等．基于虚拟仿真教学平台的云计算技术实验教学［Ｊ］．实验技术与管理，２０１６，３３（１１）：１２５－１２９．［６］㊀唐海涛，孟繁二，孙聪，等．网络与信息安全实验教学平台的构建［Ｊ］．实验技术与管理，２０１０，２７（９）：１１８－１２０．［７］㊀沈建华，李飞，程崇虎，等．通信与信息网络国家级虚拟仿真实验教学中心建设与实践［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１５，３４（１）：１６１－１６４．［８］㊀姜斌，包建荣，许晓荣．无线通信实验类课程创新模式探索与实践［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１４，３３（４）：１９１－１９４．［９］㊀陈建军，蒋阳，韩庆文，等．无线通信工程专业实验教学的改革与实践［Ｊ］．现代教育技术，２０１１，２１（３）：１３３－１３５．［１０］㊀李莺，罗毅，詹旭．ＡｄＨｏｃ网络节点信任度评估方案ＣＨＲ模型研究［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１０，２９（９）：７６－７９．［１１］㊀周德荣，夏龄，田关伟，等．一种改进的ＡＯＤＶ路由协议的实现与仿真［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１４，３３（１１）：６７－７１．［１２］㊀赵元，龙金茹．一种改进的ＡＯＤＶ路由协议在传感器网络的实现技术［Ｊ］．电子世界，２０１２（１２）：１２－１４．［１３］㊀何超男，林威，刘佳．一种基于ＱｏＳ的改进ＡＯＤＶ路由协议设计及其实现［Ｊ］．物联网技术，２０１５，５（８）：３２－３４．［１４］㊀王勇，丁恩杰，苗曙光．无线传感网络信道建模与仿真［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１５，３４（６）：１０７－１１１．［１５］㊀周德荣，夏龄，舒涛，等．ＮＳ２网络协议虚拟仿真实验平台研究［Ｊ］．实验技术与管理，２０１４，３１（３）：８７－９０．收稿日期：２０１７－０５－０６修改日期：２０１７－０８－２９作者简介：张立明（１９８０－），男，吉林长春人，博士，高级工程师，主要从事网络安全和故障诊断研究㊂㊀。

无线Ad Hoc网络AODV协议的仿真和应用研究的开题报告一、研究背景目前，随着移动互联网的飞速发展，无线通信技术也得到了快速的发展。

随之而来的无线Ad Hoc网络在无中心的条件下自组织成为一个网络，使得许多无线设备在没有网络设备的情况下通过无线通信互相链接。

在无线Ad Hoc网络中，建立路由是一个重要的问题，这对数据传输和网络可靠性起着至关重要的作用。

因此，我们需要设计适合无线Ad Hoc网络的路由协议。

AODV（Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing Protocol，自适应无线网络距离向量路由协议）就是一种基于距离向量的路由协议，在无线Ad Hoc网络中具有很高的实用价值。

该协议通过维护到达目标节点所需的最短路径，使得网络资源得到有效利用。

因此，对AODV协议的仿真和应用研究具有重要意义。

二、研究目的本研究的目的是对无线Ad Hoc网络中的AODV协议进行仿真和应用研究，以深入了解该协议的性能和优化方法，为无线Ad Hoc网络中路由协议的优化提供参考建议。

具体研究目标如下：1.对AODV协议进行仿真，评估其性能和可靠性，并探讨其优化方案。

2.将AODV协议应用到真实的无线Ad Hoc网络中，测试其性能并分析其实际应用效果。

三、研究方法1.理论分析：分析AODV协议的路由工作原理和算法，深度了解其路由选择机制和数据转发过程。

2.仿真实验：使用NS-2网络仿真工具，通过改变网络环境参数和节点密度等因素，构建无线Ad Hoc网络，对AODV协议进行仿真，评估其路由性能、网络拓扑形态、数据传输效率、延时等指标。

3.实际应用：在真实的无线Ad Hoc网络环境中，部署AODV协议，通过实际测试评估其性能和实际应用效果。

四、研究内容和进度安排1.研究内容：（1）对AODV协议进行理论研究与分析。

（2）使用NS-2网络仿真工具，构建无线Ad Hoc网络，对AODV 协议进行仿真，评估其路由性能、网络拓扑形态、数据传输效率、延时等指标。