移动自组网 AOMDV 协议

移动自组网一、介绍移动自组网（Mobile Ad Hoc Network，简称MANET）是一种无线网络体系结构，由一组移动节点组成，这些节点通过无线链路相互连接，并在没有中央控制的情况下自组织地进行通信。

相比传统的固定网络，移动自组网具有更大的灵活性和适应性，可以在没有基础设施的情况下实现临时网络连接。

二、拓扑结构移动自组网通常采用分散式的拓扑结构，节点之间通过无线链路连接，并根据网络中的动态变化自主地选择最佳的路由路径。

这种拓扑结构可以适应节点的移动和网络拓扑的变化，从而满足不同应用场景的需求。

三、路由协议在移动自组网中，路由协议是实现节点之间通信的关键。

常见的路由协议有以下几种：1.AODV路由协议（Ad hoc On-demand Distance Vector）：AODV是一种基于距离向量的路由协议，它通过建立路由请求和路由反馈消息来动态地维护路由表，实现节点之间的通信。

2.DSR路由协议（Dynamic Source Routing）：DSR是一种基于源路由的协议，它使用源节点将整个路由路径编码到数据包中，并通过逐跳传输的方式实现路由。

DSR具有较低的开销，适用于小规模的移动自组网。

3.OLSR路由协议（Optimized Link State Routing）：OLSR是一种基于链路状态的路由协议，它通过建立邻居节点列表和多点中继集合来组织网络拓扑，并根据网络状态实时更新路由表。

四、应用场景移动自组网具有广泛的应用场景，如下所示：1.军事通信：移动自组网可以被应用于军事作战、军事演习等场景，通过快速、可靠的通信实现指挥和控制。

2.紧急救援：在自然灾害或紧急事故发生时，移动自组网可以在短时间内搭建起临时的通信网络，帮助救援人员进行沟通和协调。

3.智能交通：移动自组网可以用于城市交通管理系统，实现车辆之间的信息交换和协同，提高交通效率和安全性。

4.物联网：移动自组网可以作为物联网的底层网络结构，连接传感器、设备和云端，实现设备之间的即时通信和数据传输。

基于AODV 和AOMDV 路由协议的多移动节点通信分析摘要院针对项目中24 个移动终端需要在无线自组网中进行联网通信的需求，为了使通信效率更高，需要选择一种能够适应节点移动带来拓扑变化的路由协议。

文章对自组织网络中的AODV 和AOMDV 路由协议进行了比较和选择的过程。

结合具体的仿真场景，通过NS2 仿真平台对两种路由协议进行了协议性能测试。

实验表明，在项目背景下，AOMDV 的各项性能指标均优于AODV，且更加适合移动场景下多节点的通信。

Abstract: According to the communication requirements of twenty-four terminals in the wireless Ad Hoc network of the project, inorder to make the communication more efficient, it's necessary to choose a routing protocol for mobile topology changes. In this paper, theAODV and AOMDV routing protocol in wireless ad hoc networks are compared and selected. With the specific simulation scenario, the twokinds of routing protocol were tested through the NS2 simulation platform. Experiments show that in the background of project, eachperformance index of AOMDV was better than those AODV, and was more suitable for the communication of multi node mobility scenarios.关键词院自组织网络；AOMDV 协议；多节点移动；NS2 仿真平台Key words: ad-hoc network；AOMDV routing protocol；multiple nodes mobility；NS2 simulation platform中图分类号院TP393 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）15-0194-020引言近年来，Ad Hoc 网络因为其自身特性，得到了越来越广泛的关注，并快速发展成为无线通信领域的研究热点[1]。

移动自组网AOMDV路由协议分析与性能仿真
范业仙;林宏康;陈卫荣
【期刊名称】《安庆师范学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2010(016)004
【摘要】移动自组网中多径路由方式具有提供容错、负载平衡、降低延迟等优点,多径路由协议成为研究的热点.本文通过分析AOMDV协议的工作机制,使用NS2仿真工具将AOMDV协议与AODV协议、AODVM协议进行不同场景的仿真比较,实验结果显示,AOMDV协议在高速动态网络环境下具有较大优势.
【总页数】5页(P57-61)
【作者】范业仙;林宏康;陈卫荣
【作者单位】宁德师范学院,计算机与信息工程系,福建,宁德,352100;宁德师范学院,计算机与信息工程系,福建,宁德,352100;宁德师范学院,计算机与信息工程系,福建,宁德,352100
【正文语种】中文
【中图分类】TP393
【相关文献】
1.基于OPNET的移动自组网路由协议的性能仿真 [J], 盘莉莉
2.AODV、AOMDV和AODV-UU路由协议性能仿真与分析 [J], 谢佳;徐山峰
3.AODV和AOMDV路由协议性能仿真与分析 [J], 屈文杰;吴长奇
4.基于NS2的AOMDV路由协议的改进与性能仿真 [J], 李波;潘进;李国朋;韩明奎
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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移动自组网多路径优化路由算法的研究王勇智;谭用秋;石炎生【摘要】针对AOMDV协议的多路径路由机制和特点,提出一种基于带宽与链路拥塞度约束的多路径优化路由算法.仿真实验结果表明,能在一定程度上降低路由开销以及延长网络生存时间.【期刊名称】《湖南理工学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(025)003【总页数】4页(P37-40)【关键词】移动自组网;多路径路由;AOMDV协议;负载均衡【作者】王勇智;谭用秋;石炎生【作者单位】湖南理工学院计算机学院,湖南岳阳414006;湖南理工学院计算机学院,湖南岳阳414006;湖南理工学院计算机学院,湖南岳阳414006【正文语种】中文【中图分类】TN915.04移动自组网络(Mobile Ad Hoc Network,简称MANET)是一种由多个可同时扮演终端和路由器的移动节点组成的分布式多跳网络,网络拓扑变化频繁,节点一般由电池供电,容易因为某些节点负载过重、能量迅速消耗而造成链路断裂.因此,在设计MANET路由算法时要充分考虑各节点的负载均衡 [1].近年来,多路径路由技术已经成为MANET的热点研究问题之一[2].AOMDV (Ad Hoc On-demand Multi-path Distance Vector)[3]是一种目前被广为研究的按需多路径单播路由协议.AOMDV协议的中间节点只转发第一次收到的路由请求RREQ,限制了在全网范围的路由泛洪,减少了网络开销,同时源节点和目的节点之间拥有多条可用的完整路径,能有效地提高网络性能.然而,AOMDV的路由发现机制,在于选取多条跳数最少的链路不相交路径,没有考虑节点的流量均衡,会将流量主要分布在主路径中,仅当主路径中断时,才会转移到备用路径,难以达到负载均衡的目的[4].在拓扑变化频繁、带宽受限且连接中断率高的MANET中,这种选路机制易引起局部节点的拥塞,造成路由信息丢失、路由请求频繁、链路过早断裂等问题.基于以上的考虑,我们从负载均衡出发,对AOMDV算法的路径进行优化,提出一种基于带宽和拥塞度约束的移动自组网多路径优化路由算法,以带宽和节点拥塞度作为两个路由约束条件,在路由寻找和路由选择上对多路径进行分步优化.1 基于带宽和拥塞度约束的多路径优化路由算法1.1 多约束QoS参数模型的建立无线自组网络的拓扑可抽象成带权有向图 G ( V,E),其中V 为节点集合,E 为单跳通信链路集合.对于一条可行路径p = { v1,v2,…,vn},路径跳数为n,假设路径p的QoS参数取路径时延、带宽以及链路的拥塞度.根据文献[5]提出的QoS参数凹性特征,路径带宽和时延可分别定义为:链路拥塞度可以定义为:其中Fk(p)表示路径p上优先级为k的业务流拥塞度;C( p)表示路径p上被占用的通道数;Ek(p)表示k优先级业务在链路p中所占缓存比率.我们通过更改AOMDV的路由表项,在缓冲区中加入不同业务的优先级队列(如图1所示),在缓冲区中严格按照优先级排列.图1 业务流在路由缓冲区中的优先级队列对于新到达的k优先级流,只能占用优先级比其低的分组缓冲区.有:而对于可行路径p中所有的业务优先级,则有:引入优先级的目的是为了保证不同类型业务流的优先等级,既能提供高等级业务的优先服务,又能使网络拥塞得到缓解.1.2 多路径路由下的多目标优化建模参照文献[6]提出的路径优先函数,综合考虑本算法的路径时延、带宽以及链路的拥塞度约束,建立路径优先函数:其中Bmin为算法提供的能容忍的最小带宽;Delaymax为路径允许的最大时延;F( p)为链路的拥塞度;Congestion为拥塞度阈值;α、β、γ 分别是上述3种QoS约束的权重因子,满足α+β+γ= 1 .为了节省路径计算带来的网络开销,AOMDV一般只选择两条独立无环路由来交替发送数据.在建立反向路由和前向多路径路由的基础上,首先通过 AOMDV在一次路由发现中获取多条独立无环路径,然后由算法根据多约束路由进行路径优化,从中选择两条满足约束条件的路径进行通信.多约束优化的路径集P的目标函数可以定义为:其中vsn为源节点,sink为目标节点.对于任一条路径,必须保证路径带宽不小于Bmin,时延不大于Delaymax,拥塞度不大于Congestion.通过多约束优化,可以求得二条最优路径,使其路径优先级的函数值之和最大,并且路径集相似度最小.1.3 路由的发现、维护与更新当一个优先级为k的业务流到达时,源节点首先将数据包存入缓存,生成路由请求RREQ,RREQ中包含节点ID以及剩余带宽、链路拥塞度等信息,RREQ被广播到邻居节点,并由中间节点记录多条到源节点的反向路由.当目的节点收到RREQ包后,在其路由表中先记录下到源节点的反向路由,然后由目的节点向源节点发送路由回复RREP,生成的RREP中包含有RREQ包中的完整路由信息.当RREP包到达源节点,源节点将根据路由表项中多径路由列表选择一条路由(主路由)来发送数据.路径上的各个节点通过发送Hello包(未被请求的RREP包)来维护与其相邻节点间的连通,并根据生存时间和序列号来保证最新的路由信息.这样生成的多条路径满足多约束优化的路径集目标函数,虽然不一定是跳数最少的最短路径,但是能够主动避开拥塞度较大的节点,将部分流量映射到其它负荷较轻的链路,有利于网络资源的优化.当到达目的节点的主路由失效后,由目的节点通过反向路由单播出错信息包RERR 给各中间节点和源节点,源节点在发送下一分组时,并不将失效的主路由删除,而是将当前主路径变为备用路径,另选一条备用路径作为主路由交替发送数据.只有当两条路径都失效时,才发起新一轮路由请求重新搜索路径.这样,较好地继承AOMDV的多路径路由的优点,又能进一步降低路由泛洪带来的控制开销,从而能在一定程度上实现负载均衡.2 仿真实验与比较我们在NS2下创建如表1所示仿真环境,从网络生存期与归一化路由开销二个方面分别对本文算法与 AOMDV算法进行仿真测试.仿真创建30个CBR数据源,每个CBR源每秒产生2个512B的CBR分组,仿真时间500s,仿真性能指标的结果取5次模拟的平均值.表1 仿真参数名称参数区域大小800×600节点个数 50仿真时间 500s节点移动模型 Random waypoint数据包大小 512B MAC协议 802.11无线射频传输范围 250m2.1 网络生存期测试网络生存期反映网络节点的存活率以及链路的稳定性.从图2可以看出,改进算法由于采取了多约束的QoS路由,能根据节点的拥塞程度分配流量,减少了控制和数据重传所带来的开销,能缓解网络拥塞,网络出现死亡节点的时间明显滞后于AOMDV,并且相同的轮次(Round)下,有更多的存活节点.但是,随着轮次的增大,网络负载越来越重,失效的节点大大增多,导致可选路径越来越少,备用路径不可靠几率变大,两种方法的路由请求RREQ次数会越来越接近,相差的轮次也在逐渐减少.图2 不同负载下的网络生存期比较2.2 归一化路由开销测试归一化路由开销即每发送一个数据分组所需要的用于路由发现和路由维护的控制分组数,其值越大则意味着拥塞的概率也越高.图 3表示了在不同节点速率下的归一化路由开销.可以看出,在节点速率较低(停留时间长)的情况下,改进算法的归一化路由开销略低于AOMDV 算法.因为在备用链路比较稳定的情况下,由于采用了能量均衡策略缓解了链路拥塞,并且通过改进的主备路由切换机制能进一步减少全网路由发现次数,从而能降低路由发现所带来的控制开销.图3 不同速率下归一化路由开销的比较3 结论我们针对 AOMDV多路径路由协议没考虑路径流量平衡的不足,提出了一种基于带宽与链路拥塞度约束的多路径优化路由策略.仿真实验结果表明,能在特定的移动自组网络环境中起到延长节点寿命、降低路由开销的作用.参考文献[1] 夏皓伟,王国军,谢永明.移动自组网中的分段式负载均衡路由协议[J].计算机工程,2010,36(4):93～96[2] 安辉耀,卢锡城.移动自主网络多路径路由技术研究进展[J].计算机工程与科学,2006,28(2):4～9[3] Yuan Yuhua,Chen Huimin,Jia Min.An optimized Ad hoc on-demand multipath distance vector (AOMDV)routing protocol[C].Asia-Pacific Conference on Communications,2005:569～573[4] 胡平,张金钟.基于能量均衡的AOMDV路由协议的改进[J].计算机工程与设计,2011,32(9):2976～2979[5] Wang Z,Crowcroft J.Quality-of-Service routing for supporting multimedia applications [J].IEEE Journal on Selected Areas in Communications,1996,14(7):1228～1234[6] 曹啸,王汝传,黄海平,等.无线多媒体传感器网络视频流多路径路由算法[J].软件学报,2012,23(1):108～121。

基于节点负载等级的自组网AOMDV路由协议改进方法作者：郭少雄李正伟宋志群来源：《河北工业科技》2021年第02期摘要：为了增强自组网AOMDV路由协议的负载均衡能力，根据队列缓存比将网络中节点分为2个等级Normal和Danger，针对不同等级进行不同的处理。

对Danger级节点直接弃用，对Normal级节点通过阈值比较赋予相应的虚拟跳数，队列缓存比越高则相应的虚拟跳数越高。

对RREP和Hello报文进行了拓展，均加入了节点队列缓存比项，来更新和收集最新路径节点状态信息。

改进后的协议通过包含节点负载信息的最小虚拟跳数作为最优路径选择依据，使用OPNET在不同网络负载下以固定的节点速率进行仿真。

结果表明，改进路由协议在牺牲有限的路由开销前提下，起到了对节点的负载均衡作用，缓解了网络拥塞，提高了数据包投递率，有效降低了端到端的传输时延，为提升自组网网络性能提供了一种较为简单的方法。

关键词：无线通信技术;移动自组网;AOMDV;节点拥塞;负载均衡中图分类号：TN924 文献标识码：ADOI： 10.7535/hbgykj.2021yx02007Improved method of AOMDV routing protocol in Ad Hoc network based on node load levelGUO Shaoxiong，LI Zhengwei， SONG Zhiqun（The 54th Research Institute of CETC， Shijiazhuang， Hebei 050081，China）Abstract：In order to enhance the load balancing capability of the AOMDV routing protocol in Ad Hoc network，according to the queue buffer ratio，the nodes in the network were divided into two levels，Normal and Danger，and the corresponding processing was performed for different levels.Danger-level nodes were directly abandoned，and Normal nodes were assigned corresponding virtual hops through the threshold comparison.The higher the queue cache ratio was，the higher the corresponding virtual hops were.The RREP and Hello messages were expanded，and the node queue cache ratio was added to update and collect the latest path node status information.The minimum number of virtual hops containing node load information was used as the basis for optimal path selection in the improved protocol.At different network loads and a fixed node rate， the OPNET was adopted to simulate.The results show that the improved routing protocol has a load balancing effect on nodes at the expense of limited routing overhead，which alleviates network congestion，increases the data packet delivery rate，and effectively reduces the end-to-end transmission delay.It provides a relatively simple method for improving the performance of the Ad Hoc network.Keywords：wireless communication technology; mobile Ad Hoc network; AOMDV; node congestion; load balancing自組网又可称为Ad Hoc网络，具有无中心、组网迅速、多跳路由、不依赖固定基站等特点，近年来其在军事指挥、抢险救灾、临时会议等场合发挥着越来越重要的作用。