ADHOC路由协议图解

第12卷第32期2012年11月1671—1815（2012）32-8712-05科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol.12No.32Nov．2012 2012Sci.Tech.Engrg.无线Ad hoc 网路由性能影响因素分析及解决方案卢中宁康国磊（郑州轻工业学院计算机与通信工程学院，郑州450002）摘要通过搭建Ad hoc 无线自组织网络实验平台进行多次室外测试。

对接收信号功率强度的变化分析得出节点传输范围的变化特征及其对路由协议性能的影响。

对分组投递率的测量得出Ad hoc 网络投递率与节点间距离的关系。

根据路由切换现象分析了Ad hoc 网络运行过程中出现的路由不稳定现象的成因。

最后给出了相应的解决方案。

关键词Ad Hoc 网络路由协议网络性能时变衰落效应中图法分类号TN915.01；文献标志码A2012年7月18日收到国家自然科学基金（60970084）资助第一作者简介：卢中宁（1974—），男，汉族，硕士，副教授，研究方向：计算机网络、软件工程。

在无线通信Ad hoc 网络中，由于电波传播会经历路径损耗、阴影衰落、多径衰落等衰落效应，使得接收信号功率在不同接收时刻会受到不同程度的影响［1］。

因此，在传统蜂窝网络或者一跳通信的无线网络中都会采用一些对抗信道衰落或进行功率补偿的措施来改善网络性能，但在以多跳通信方式为主的无线Ad hoc 网络中还要涉及到路由选择的问题［2］。

很多研究表明无线信道传播的衰落特性及时变特性会对路由协议性能产生很不利的影响［3］。

为了便于描述，论文将无线信道的衰落特性及时变特性统称为时变衰落特性。

1问题的提出目前，Ad hoc 网络使用的典型路由协议有TBRPF 、DSR 、AODV 、OLSR 等，这些协议都是由IETF 的MANET 工作组通过的实验标准［4］。

业内对这些路由协议已经研究了很长的时间，但Ad hoc 网络的实际组网性能始终不够理想，主要原因就是这些路由协议标准机制都是在假设信道理想的情况下提出的，只考虑了节点的移动性造成的网络拓扑变化而引起的路由更新问题，而没有考虑信道的时变衰落对路由性能造成的影响。

AdHoc网络AdHoc网络是一个没有有线基础设施支持的移动网络。

在AdHoc网络中，所有的节点都是由移动主机构成的。

最初是应用于军事领域，是为了在战场环境下分组无线网络数据的通信。

AdHoc是一个拉丁词汇，在拉丁语中他的意思是“为了这个目的（forthispurpose）”。

Adhoc网络是一种独具特色的网络，作为一种新型的无线、多跳、无中心分布式控制网络，它无需网络基础设施，具有很强的自组织性、鲁棒性、抗毁性和容易构建的特点，其关键技术一直是研究的热点和难点。

文章主要对Adhoc网络的路由协议、服务质量、功率控制、安全问题和互联问题进行分析和探讨，最后展望了Adhoc网络的发展前景。

1、Adhoc网络特点随着移动通信技术的飞速发展和普及，人们对移动通信的需求越来越强烈，涌现出了众多的移动通信技术，Adhoc就是其中之一。

Adhoc网络是一种无线多跳网络，与传统的无线网络相比，它不依赖于任何固定的基础设施和管理中心，而是由一组自主的移动节点临时组成，通过移动节点间的相互协作和自我组织，保持网络连接和实现数据的传递，主要应用于军事战场、医疗抢险以及抗洪救灾等特殊紧急环境。

Adhoc网络组网灵活、快速，使用非常方便，但必须为Adhoc设计专门的协议和技术，因为传统固定网络和移动蜂窝网络中的技术和协议无法直接复制到Adhoc网络，这是由Adhoc网络自身特性决定的。

因此有必要对Adhoc网络的路由协议、服务质量和功率控制等关键技术进行探讨。

2、关键技术探讨2.1路由协议路由协议是Adhoc网络的重要组成部分，开发良好的路由协议是建立Adhoc网络的首要问题。

与传统网络的协议相比，Adhoc网络路由协议的开发更具挑战性，这是因为传统网络的路由方案都假设网络的拓扑结构是相对稳定的，而Adhoc网络的网络拓扑结构是不断变化的。

另外，传统网络的路由方案主要依靠大量的分布式数据库，这些数据库保存在某些网络节点和特定的管理节点中，而Adhoc网络中的节点不会长期存储路由信息，并且这些存储的路由信息也不总是可靠的。

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。

点对点(Ad hoc)技术研究开始于20世纪70年代，与传统无线网络不同的是：Ad hoc网络既不需要固定的网络结构，也没有专用的固定的基站或路由器作为网络的管理中心。

网络中的每个节点具有路由器功能，能够发现和维护到其它节点的路由，向邻居节点发射和转发数据分组。

由于其组网简单灵活、成本低、生存能力强等特点，Ad hoc网络应用范围不断扩大，由最先的军用扩大到地震、火灾等紧急通信场合。

目前，作为后3G(B3G)系统的重要特点之一，Ad hoc技术正在逐渐成为研究的热点。

1、Ad hoc独立组网独立组网意味着同一网络中的各节点彼此通信，而不与任何有基础设施的网络相连。

独立的Ad hoc网分为两种类型：大型Ad hoc独立网络和小型Ad hoc独立网络。

1.1大规模独立Ad hoc网络大规模独立Ad hoc网络包括成百上千个节点。

有研究者曾建议应用大规模的Ad hoc网络形成无线城域网(甚至广域网)，替代现有的有线通信网络。

目前看来，这种想法可以作为一种方案用来进行科学研究，但缺乏潜在的商业价值。

因为Ad hoc只适用于在某些特定的场合用非常少的数据传输非常重要的信息，如在战场传达命令或在高速公路上通知其它车辆关于交通堵塞的情况等。

大规模Ad hoc网络不适合传输大量的信息，因为大规模的Ad hoc 网络会产生高风险、高成本、低效率等问题。

1.1.1安全问题无线信道暴露在外部环境中，很容易被窃听和干扰，受到主动入侵、伪造身份、拒绝服务等攻击。

另外，无中心、无组织的网络结构也很容易受到攻击。

由于没有任何集中控制的基础设施，要想采用密钥分发中心或信任证书权威机构提供密钥和数字证书来帮助节点相互认证是非常困难的。

在安全路由领域，未来研究中最重要的是跟踪和消除行为失效节点。

跟踪和消除这些作为现有路由的一部分失效节点可以预防网络隔离问题，这些问题在无线Ad hoc这种没有中心控制职能的网络中非常重要。

因为在无线Ad hoc网中，个体节点作为路由器在它们的无线覆盖范围内转发信息包。

Ad Hoc 自组织网络12070423 程鹏Ad Hoc网络是基于预先架设网络基础设施的无线网络，他依赖于基站、无线接入点等现有基础设施网络。

自组织网络的应用需求有临时会议，紧急情况科学考察，探险，军事战场，接入网络服务商所需的时间和成本，现有服务和架构的性能或者能力，远离网络基础设施而希望保持与网络的连接。

Ad Hoc结构是一种省去了无线中介设备AP而搭建起来的对等网络结构，只要安装了无线网卡，计算机彼此之间既可实现无线互联；其原理是网络中的一台计算机主机建立点到点连接，相当于虚拟AP，而其他计算机就可以直接通过这个点对点连接进行网络互联与共享。

自组织网的起源与1972年战场环境下的用于数据通信的分组无线网，1983年发展成支持大规模网络，适应战场快速变化环境需要的自适应网络协议的抗毁自适应网络。

1994年进一步发展为满足军事应用需要的、可快速展开、高抗毁星的移动信息系统。

1991年IEEE 802.11首次提出“Ad Hoc网络”——自组织、对等式、多跳无线移动通信网络。

1997年IETF 成立MANET工作组——基于IP的无线多跳网络路由。

2003年IRTF成立ANS研究组。

Ad Hoc网络是由一组带有无线通信收发装置的(移动)终端节点组成的一个多跳临时性自治系统。

每个(移动)终端同时具有路由器和主机两种功能：作为主机，终端需要运行面向用户的应用程序；作为路由器，终端需要运行相应的路由协议。

节点间路由通常由多跳(Hop)组成。

不需要网络基础设施，可以在任何地方、任何地点快速构建。

Ad Hoc网络的特点有：独立组网——不需要任何预先网络基础设施。

动态拓扑——节点移动/开机/关机，节点无线发送功率变化、无线信道干扰或者地形等因素影响。

自组织——无控制中心，节点故障不会影响到整个网络。

多跳路由——接收端和发送端可使用比两者直接通信小得多的功率进行通信，因此节省了能量消耗。

通过中间节点参与分组转发，能够有效降低对无线传输设备的设计难度和成本，同时扩大了自组织网络的覆盖范围。

1概述Ad hoc网络定义根据IEEE的定义，Ad hoc网络是一种特殊的自组织、对等式、多跳、无线移动网络，也常被称为移动Ad hoc网络。

它由一组无线移动节点组成，是一种不需要依靠现有固定通信网络基础设施的、能够迅速展开使用的网络体系，所需人工干预最少，是没有任何中心实体、自组织、自愈的网络。

在自组网中，每个用户终端不仅能移动，而且，兼有路由器和主机两种功能。

一方面，作为主机，终端需要运行各种面向用户的应用程序；另一方面，作为路由器，终端需要运行相应的路由协议，根据路由策略和路由表完成数据的分组转发和路由维护工作。

Ad Hoc网络中的信息流采用分组数据格式，传输采用包交换机制，基于TCP/IP协议簇。

所以说，Ad Hoc网络是一种移动通信和计算机网络相结合的网络，是移动计算机通信网络的一种类型。

Ad hoc网络特点Ad hoc网络是一种特殊的无线移动网络。

网络中所有结点的地位平等，无需设置任何的中心控制结点。

网络中的结点不仅具有普通移动终端所需的功能，而且具有报文转发能力。

1.无中心Ad hoc网络没有严格的控制中心。

所有结点的地位平等，即是一个对等式网络。

结点可以随时加入和离开网络。

任何结点的故障不会影响整个网络的运行，具有很强的抗毁性。

2. 自组织网络的布设或展开无需依赖于任何预设的网络设施。

结点通过分层协议和分布式算法协调各自的行为，结点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络。

3. 多跳路由当结点要与其覆盖范围之外的结点进行通信时，需要中间结点的多跳转发。

与固定网络的多跳不同，Ad hoc网络中的多跳路由是由普通的网络结点完成的，而不是由专用的路由设备完成的。

4. 动态拓扑Ad hoc网络是一个动态的网络。

网络结点可以随处移动，也可以随时开机和关机，这些都会使网络的拓扑结构随时发生变化。

这些特点使得Ad hoc网络在体系结构、网络组织、协议设计等方面都与普通的蜂窝移动通信网络和固定通信网络有着显著的区别。

基于网络负载的Ad Hoc路由协议性能分析摘要：移动自组网路由协议一直是AdHoc网络研究的热点，网络负载是影响AdHoc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AdHoc3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0引言移动AdHoc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AdHoc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AdHoc网络面临的一个挑战，而负载过重导致的拥塞是制约移动AdHoc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AdHoc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AdHoc网络的经典路由协议，考虑到网络负载对AdHoc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。

1AdHoc路由协议Adhoc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路由协议及混合路由协议。

表驱动路由协议与传统的路由协议类似，需要网络的每个节点维护一个或多个路由表来储存路由信息，并周期性更新路由表。

按需路由协议仅当有源节点需要向目的节点通信时才建立路由，路由信息不会一直保存。

1.1表驱动路由协议经典的表驱动路由协议是DSDV （DestinationSequencedDistanceV ector）路由协议，该协议以BellmanFord算法为基础，加入目的序列号机制避免路由环路，协议中的每个节点都维护一张路由表，路由表中含有到网络中各节点的路由信息，并定期更新路由表。

Wifi模块无线组网配置指导说明Wifi模块（Create-Wifi232）进行的无线组网可以替代公司现在使用的Neport-L（Create-NetPort232）有线组网，他们之间除了两者的配置参数不同以外，公司现有的具备联网功能的设备均可以使用wifi模块无线组网。

一：wifi的配置1.配置时需要的工具设备：PC机，无线网卡 (或者带无线网卡的笔记本),无线路由器。

以下配置说明以PC机+无线网卡(型号：MW150U 2.0)+无线路由器(型号：TL-WR840N)为例来图解配置过程。

2.使用wifi模块前，需要进行模块工作参数的配置。

模块出厂时，默认工作模式为Adhoc，SSID 名称 mywifi，IP 地址是 192.168.1.2。

3.安装无线网卡的驱动。

无线网卡驱动的安装方法这里不作详叙，详情请参见与无线网卡配套的光盘，里面有配置指南及驱动程序，里面有详细的图文解说。

4.将PC机的有线网络拔掉或者禁用，插上无线网卡，将wifi模块上电，进行wifi热点的扫描，会发现一个“mywifi”的无线网络，如图1 所示，点击进行连接。

图1 mywifi 网络5.登录web管理页面在IE 中键入http://192.168.1.2，进入登录界面，见图2。

输入用户名：admin，密码：1234，登录后进入配置页面，见图2。

图2 登录界面6.配置页面图3 配置页面7.网络配置当有多个wifi模块组成网络时，每个wifi模块的IP必需保证在同一IP段内，但是又不能重复。

图4 IP 设置界面8.传输配置图5 传输设置界面9.连接配置传输模式1) TCP_SERVER 模式模块用于数据服务，它接收串口数据并作缓冲，网络中的节点向模块发出数据获取指令时，模块把缓冲的串口数据发给该节点。

服务端口号：812) TCPC_LIENT 模式用于串口和wifi 网络间的双向数据透明传输，模块工作在client 方式，通讯协议TCP/IP。