移动Ad hoc网络路由协议综述

第１ｌ卷第ｌＯ期　２０１２年１０月　软件导刊　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｇｕｉｄｅ　ｖ０１．１１Ｎ０　１０　Ｏｃｔ．２０１２　

基于网络负载的Ａｄ　Ｈｏｃ路由协议性能分析　

王莎莎，朱国晖，王　鑫　

（西安邮电大学通信与信息工程学院，陕西西安７１０１２１）　

摘　要：移动自组网路由协议一直是Ａｄ　Ｈｏｃ网络研究的热点，网络负载是影响Ａｄ　Ｈｏｃ网络性能的重要因素之一。　通过ＮＳ２网络仿真软件在两种不同的网络负载环境下，对Ａｄ　Ｈｏｃ　３种经典路由协议的性能仿真比较，并根据仿真结　果对各协议的适用性及性能做进一步的分析和总结。　关键词：移动自组网；路由协议；网络负载；性能分析　

中图分类号：ＴＰ３９３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—７８００（２０１２）０１０—０１４５—０３　

０　引言　

移动Ａｄ　Ｈｏｃ网络能够在没有基础设施且需要临时　通信的环境下快速组网，可以满足人们“无论何时无论何　

地”的通信需要，被广泛应用于紧急搜索、临时会议等环　

境，具有广阔的应用前景。　

由于Ａｄ　ＨＯＣ网络组网的特殊性、通信设备的限制、　

无线资源的有限性等原因，网络负载问题一直是Ａｄ　ＨＯＣ　

网络面临的一个挑战，而负载过重导致的拥塞是制约移动　

Ａｄ　Ｈｏｅ网络性能的一个重要的因素之一，它可能导致整　

个网络性能的恶化。文献［１］通过仿真分析了重负载对　

Ａｄ　ＨＯＣ网络的影响，文献中设置重负载网络场景并给出　了这种场景在网络吞吐量和时延方面的仿真结果。结果　

表明，重负载下网络的丢包率、时延、网络开销都会增加，　

网络性能明显降低。近几年来，研究人员提出了多种Ａｄ　

Ｈｏｃ网络的经典路由协议，考虑到网络负载对Ａｄ　Ｈｏｃ网　

络的影响，本文通过设置网络场景仿真分析３种代表性的　

路由协议在不同的网络负载下的性能及适用性，并通过仿　

真结果得出结论。　

１　Ａｄ　Ｈｏｃ路由协议　

Ａｄ　ｈｏｃ网络有很多经典路由协议，常见的分类方法　

是按照驱动模式的不同分为表驱动路由协议和按需驱动　

第１６卷第５期　

２００８年１　０月　呼沦贝尔学院学报　

Ｊｏｕｍａｌ　ｏｆ　Ｈｕｌｕｎｂｅｉｅｒ　ＣｏｌｌｅＫｅ　Ｎｏ．５　Ｖｏ１．１６　

Ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ　ｉｎ　Ｏｃｔｏｂｅｒ．２００８　

Ａｄ　Ｈｏｃ网络路由协议评价　

刘丽　肖夏　

（１．呼伦贝尔学院物理系　内蒙古海拉尔区０２１　００８　２．重庆工商大学实验实习中心重庆４０００６７）　

摘要：针对无线移动自组网的特点，重点研究理想路由协议的设计及评价。并对Ａｄ　Ｈｏｃ网　

络的基本结构及其协议模型进行了阐述，丈中还对典型的Ａｄ　Ｈｏｃ网络路由协议进行分类，并对其　

优缺点进行了详细的比较。　

关键词：Ａｄ　Ｈｏｃ网络；路由协议　

中图分类号：ＴＮ９２文献标识码：Ａ文章编号：１００９・４６０ｌ（２００８）０５・００７７－０３　

前言　

Ａｄ　Ｈｏｃ网络是由一组无线节点或终端构成的一种　

对等式网络。独立于固定的基础设施。并且采用分布　

式管理。它源于美军上世纪７Ｏ年代提出的分组无线网　

络。Ａｄ　Ｈｏｃ网络具有自组织特性．节点无需人工干预。　可以快速组网。通常采用无线通信技术，网络中的节　

点相互作为其邻居节点的路由器，通过中间节点的转　

发实现节点间的通信。Ａｄ　Ｈｏｅ网络的运行不依赖于任　

何预设的固定网络设施，节点可以随意移动．它可以　

在没有或不便于利用现有的网络基础设施的情况下提　

供一种通信支撑环境。Ａｄ　Ｈｏｃ网络既可以单独运行．　

又可以通过网关接入到有线骨干网络（如Ｉｎｔｅｒｎｅ１）。　由于Ａｄ　Ｈｏｃ网络使用灵活、组网迅速、鲁棒性强　

的特点．可以广泛应用于军事作战、突发事件、家庭、　

学校及公司等多种领域。Ａｄ　Ｈｏｃ网络技术已经成为美　

军战术互联网的核心技术。美军的近期数字电台和无　

线互联网控制器等主要通信装备都使用了Ａｄ　Ｈｏｃ网络　

技术。　

一、Ａｄ－Ｈｏｃ网络　

（一）Ａｄ—Ｈｏｃ网络特点　Ａｄ　Ｈｏｃ网络作为一种新的组网方式．具有以下一　

些显著的特点：１．由于主机的移动．导致网络拓扑结　

第２８卷第１０期　２０１１年１０月　计算机应用与软件　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｖｏ１．２８　Ｎｏ．１Ｏ　Ｏｃｔ．２０１１　移动Ａｄ　Ｈｏｃ网络功率感知路由协议研究综述　熊永福　罗福强　吕光宏。　（成都东软信息技术职业学院　四川成都６１　１８４４）　。（电子科技大学成都学院四川成都６１１７３１）　。（四川大学计算机学院四川成都６１００６４）　摘要　移动自组网是一组带有无线装置的移动节点组成的一个多跳的临时性的自治系统。节能是自组网设计的最为重要的目　标之一，是当前研究的热点。现与节能有关的研究主要集中在：状态控制、ＭＡＣ层功率控制、功率感知路由协议和拓扑控制。综述　现有比较重要的几种功率感知路由协议，并进行较为详细的分析与比较，最后对功率感知路由协议做了总结和展望。　关键词　移动自组网（ＭＡＮＥＴ）　节能　功率感知路由协议　中图分类号ＴＰ３９３　文献标识码Ａ　ＳＵＲＶＥＹ　ｏＮ　ＰｏＷＥＲ．ＡＷＡＲＥ　ＲｏＵＴＩＮＧ　ＰＲｏＴｏＣｏＬ　ＦｏＲ　ＭｏＢＩＬＥ　Ａｄ　ＨＯＣ　ＮＥＴＷｏＲＫＳ　Ｘｉｏｎｇ　Ｙｏｎｇｆｕ　Ｌｕｏ　Ｆｕｑｉａｎｇ　¨Ｇｕａｎｇｈｏｎｇ　（Ｃｈｅｎｇｄｕ　Ｎｅｕｓｏｆｉ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１１８４４，Ｓ＆ｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）　。（Ｃｈｅｎｇｄｕ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆＣｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１１７３１，Ｓ￣ｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）　（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｗｈｕａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００６４，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　ＭＡＮＥＴ　ｉｓ　ａ　ｍｕｈｉ—ｈｏｐ　ｔｅｍｐｏｒａｒｙ　ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｍｐｏｓｅｄ　ｏｆ　ａ　ｇｒｏｕｐ　ｏｆ　ｍｏｂｉｌｅ　ｎｏｄｅｓ　ｃａｒｒｙｉｎｇ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｄｅｖｉｃｅｓ．Ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ａｉｍｓ　ｉｎ　ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ＭＡＮＥＴ，ｗｈｉｃｈ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ａ　ｍａｉｎ　ｉｓｓｕｅ　ｆｏｒ　ｓｔｕｄｙｉｎｇ．Ｓｕｃｈ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ａｒｅ　ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｍａｉｎｌｙ　ｆｏｃｕｓｅｄ　ｏｎ　ｓｔａｔｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ，ＭＡＣ　ｌａｙｅｒ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ，ｐｏｗｅｒ—ａｗａｒｅ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ａｎｄ　ｔｏｐｏｌｏｇｙ　ｃｏｎｔｒｏ１．Ｓｏｍｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｐｏｗｅｒ—ａｗａｒｅ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ　ａｒｅ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ．Ａｆｔｅｒ　ｔｈｏｒｏｕｇｈ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ，ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｍａｄｅ　ｏｎ　ｆｕｔｕｒｅ　ｐｏｗｅｒ—　ａｗａｒｅ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ａｄ　Ｈｏｃ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＭＡＮＥＴ）　Ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ　Ｐｏｗｅｒ—ａｗａｒｅ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　０　引　言　移动自组网ＭＡＮＥＴ（Ｍｏｂｉｌｅ　Ａｄ　Ｈｏｃ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）是一个完全　分布式的无线移动通信网络，各节点既可以是接收和发送信息　的终端，也可以充当其他节点间通信的路由器。与传统网络的　重要差别之处在于其节点具有移动能力，主要依赖于电池供电，　且一个节点电能的不足不仅会影响它本身，还会影响它为其他　节点转发分组，从而影响整个网络的寿命；因此在电池容量没有　大幅度提高之前，节能是自组网技术中一个需要高度重视的　问题。　研究ＭＡＮＥＴ网络中的节能问题，其主要目标…是：①在目　的端能正确接收分组的前提下，降低节点的能量消耗，延长节点　和网络的寿命；②调整节点的发送功率，减少对邻居节点的干　扰；③提高网络的吞吐量。对于ＭＡＮＥＴ节能的问题，目前采用　了两种技术手段：一种是在节点空闲时，尽量采用休眠或关机模　式，但是需要定时苏醒，以侦听有无节点要与本节点通信，以维　持正常的通信。另一种方式是在节点通信时，控制节点的发送　功率，将发送功率降到能够保证正确接收分组的最小值。　通常，节点可以工作在四种状态：发送、接收、空闲和睡眠状　态。在ＭＡＮＥＴ网络中，可以简单地认为节点只具有通信状态　和空闲状态。通信状态时节点正在发送数据或接收数据；空闲　状态时节点不参与通信，但有可能侦听信道的使用状况，在侦听　时接收部分的功能模块还在工作。按照节点状态的不同，功率　感知路由协议分为两类：节省在通信时能量消耗的路由协议和　节省在空闲状态时能量消耗的路由协议。在通信状态下，其基　本思想是：①尽量保证每个节点剩余能量均衡；②寻找一条总体　最节能的路由。在空闲状态下，它的主要思想是每个空闲状态　下的节点尽量将自己的工作模式调整到休眠或者关机，以此来　节省能耗。　１　功率感知路由协议的度量标准　，　］　１９９８年，Ｓｉｎｇｈ等人发表了一篇题为“Ｐｏｗｅｒ—Ａｗａｒｅ　Ｒｏｕｔｉｎｇ　ｉｎ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ａｄ　ｈｏｃ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”的重要文章，研究了延长网络和节点　寿命的路由应当使用的路由度量指标，提出了功率感知路由的　五种度量指标：　（１）最小化每个分组消耗的能量如果假设每一跳消耗的　收稿日期：２０１０一Ｏ１一Ｏ７。熊永福，讲师，主研领域：计算机网络，数　据库。

第２Ｏ卷５期　

Ｖｏ１．２Ｏ　Ｎｏ．５　四川文理学院学报　

Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｒｔｓ　ａｎｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　２０１０年０９月　

Ｓｅｐ．２０１０　

移动Ａｄ　ｈｏｃ网络中几种典型路由协议性能分析　

李秀明　，方珍２，赵强　

（１．重庆交通大学信息科学与工程学院，重庆南岸区４０００７４；２．四川职业技术学院网络电子教学部，四川遂宁６２，ｍｏｏ）　

摘要：通过仿真实验，对移动Ａｄ　ｈｏｅ网络中几种典型的路由协议进行分析和比较。仿真结果表明，与　ＤＳＲ和ＡＯＤＶ相比，无状态路由协议ＧＰＳＲ大幅提高了网络的吞吐量，并且降低了分组的丢包率和投递时延．　

关键词：ＭＡＮＥＴ；路由协ｉ￣；ＤＳＲ；ＡＯＤＶ；ＧＰＳＲ　

中图分类号：ＴＰ￣９３　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７４—５２４８（２０１０）０５—０ｏ６０—０３　

１　移动Ａｄ　ｈｏｃ网络路由协议　

移动Ａｄ　ｈｏｃ网络的路由协议主要分为先验式路由协　议、反应式路由协议以及基于地理位置的路由协议．采用　先验式路由协议的网络中每个节点维护一张包含到达其　他节点路由信息的路由表，并根据网络拓扑的变化及时更　新该路由表，其代表协议有ＤＳＤＶ、ＨＳＲ、ＧＳＲ、ＷＲＰ等；反　应式路由协议是一种当节点需要发送数据时才发起路由　请求的路由算法，节点不需要周期性的维护路由表，其代　表协议有ＡＯＤＶ、ＤＳＲ、ＴＯＲＡ等；基于位置的路由协议利　用每个节点的位置信息计算该节点的邻居节点到目的节　点的距离，选择离目的节点距离最近的邻居节点作为数据　转发的下一跳，其代表协议有ＧＰＳＲ、ＬＡＲ、ＧｅｏＣａｓｔ等．本　文重点对当前比较典型的路由协议ＤＳＲ、ＡＯＤＶ以及　ＧＰＳＲ路由协议进行仿真比较分析．　１．１　ＤＳＲ　ＤＳＲ（Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｓｏｕｒｃｅ　Ｒｏｕｔｉｎｇ）是一种使用源路由算法　而不是逐跳（Ｈｏｐ—ｂｙ—ｈｏｐ）查找的路由协议，”　该路由　协议包括路由发现和路由维护两部分．ＤＳＲ在报文的头部　携带到达目的节点所要经过节点的信息作为路由选择的　依据，中间节点按照该路由序列来转发报文．具体流程如　下：当源节点Ｓ向目的节点Ｄ发送数据时，首先在自己的　路由缓存中查找是否存在到达目的节点且未过时的路由，　如存在，则立即使用此路由发送数据分组，否则启动路由　发现过程，使用洪泛法向所有邻居节点广播ＲＲＥＱ（Ｒｏｕｔｅ　Ｒｅｑｕｅｓｔ）分组来找到一条到达该目的节点的可用路由．　如果节点在发送数据时出现了链路断裂，那么ＤＳＲ