网络编码VS.存储转发：移动自组网中实时多播机制仿真研究
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时多播协议进行 了 比较 。结果表 明 ： 易于 网络编码 的实时多 播协议 在系 统可靠 性和 开销方 面具有 显著优 势 ， 但在
时延性 能方面仍不如传统 的路 由协 议。表明通过合理 的参数设置 ， Ｃ Ｍ 可 以在 时延 、 ＮＲ 可靠 性和 系统开 销三者 之
间取 得 良好 的 均 衡 。 关 键 词 ： 动 自组 织 网络 ；网 络 编 码 ； 储 转 发 ； 时 多播 ； 移 存 实 网络 仿 真 文献 标 识 码 ： Ａ 中 图 分 类 号 ： ３ １ ９ ＴＰ ９ ．８
１ 引言
移动 自组 织 网络 （ ｂｅＡ ｃ ｔ ｒ ， Ｎ Ｔ） Ｍｏ ｉ ｄＨｏ ｗｏｋ ＭＡ Ｅ 是一种 由 网络 中的一组 节 点或终 端 形 成 的无 中 心 、 ｌ Ｎｅ 自组
织、 自管理的无线 网络。与有线网络相 比较 ， Ｎ Ｔ对节点能耗及高效的带宽利用率的要求更高 ， ＭＡ Ｅ 设计高效的 ＭＡ Ｔ路 由协 议 是 目前 研 究 的热点 问题 之一 。 ＮＥ 目前 已经存 在 多种 ＭＡＮＥ 多播协 议 ， Ｔ 但基 于 网络 编码 的 多播协 议 打破 了原 有基 于 存储 转 发 协议 性 能 的局
第２ ６卷第 ３期 ２１ ０ １年 ６月
成
都
信
息
工
程
学
院
学
报
Ｖｏ ． ６ ＮＯ． １２ ３
Ｊ ＵＲＮ Ｆ Ｃ ＮＧ ０ ＡＬ ０ ＨＥ ＤＵ ＵＮＩ Ｒ Ｉ ０Ｆ Ｉ ０ ＶＥ Ｓ ＴＹ ＮＦ ＲＭ＿Ｔ１ Ｎ Ｅ ＨＮＯＬ Ａ ０ Ｔ Ｃ ｏＧＹ
Ｊ ｎ，２ １１ ｕ ０
ＭＡＯ Ｖ［ （ ｌｃｓ ｐ ｒｔ ｎｏ ｈ ｏ —ｅ ｎ ｓａ ｃ ｃｏ ｕｉｇｐｏｏｏ） 议 以及 基 于 ｍｅｈ的 Ｄ ３ Ｍｕｔ ａｔ ｅａｉ ｆ ｅＡｄｈ ｅ ｊ ｉ ｏ ｏ ｔ Ｏｎｄｍａ ｄＤｉ ｎ ｅＶｅｔｒｒ ｔ ｒｔｃ １ ｔ ｏ ｎ 协 ｓ
Ｐ ＵＭＡ［ （ ｒｔｃｌｏ ｉｅ ｌｃｓｉｇｔｏｇ ｎ ｏｎｅ ｎｓ协议 作 为 比较 对 象 ， 延 时 、 销 以及 可靠 性 Ｐｏｏｏ ｒ ｆｄＭｕｔａｔ ｈｕ ｈＡ ｎ ｕ ｃｍｅｔ） ］ ｆ Ｕｎ ｉ ｉ ｎ 在 开 等 方 面的性 能 进行 仿 真 比较 研 究 。
摘 要 ： 了客 观 评 价 基 于 网 络 编 码 的 移 动 自组 织 网 实 时 多播 协 议 在 时 延 、 统 开 销 及 可 靠 性 性 能 增 益 ， Ｎ ２ 为 系 在 Ｓ
仿真平 台上实现 了一 种基于网络编码 的实 时多播 协议 。通过仿真研究 ， 将其性能与 传统 的基 于存储转 发的典 型实
文 章 编 号 ：１７ —７ ２ ２ １ ）３０ ９ —６ ６ １１４ （０ １０ ．２ பைடு நூலகம்０
网络 编 码 Ｖ ． 储 转 发 ： Ｓ存 移 动 自组 网 中 实 时 多 播 机 制 仿 真 研 究
谭 国平 ， 季 敏 ， 倪 新洋 ， 马赛 赛
（ 河海 大 学计 算机 与信 息 学院通信 与 信 息 系统研 究所 ， 苏 南京 ２ ０ ９ ） 江 １ ０ ８
限 。 由文 献 ［ ］ １可知 ， 用 网络编 码 的多播 协议 的信 道 容量 可 以达到 最 大 流最 小 割定 理 的上 界 。而根 据 文 献 ［ ］ 采 ２ 可知 ， 用 网络 编码 的数 据分 发 机制 可 以大幅度 减 少数 据 包 交换 次 数 ， 采 减少 能 量 开 销 。但是 ， 传统 的基 于 存 储 与 转发 的 多播 协议 相 比 ， 于 网络 编码 的实 时多播 协 议在 时延 、 基 可靠 性 以及 系统 开销 等方 面性 能增 益 尚不 明确 。 因 此 采 用 网络 编码 技术 ， Ｎ ２仿 真平 台上 实现 了一 种基 于 网络 编码 的实 时多 播协 议 （ ｔ ｒ ｏ ｉｇｂｓｄＲ ａ 在 Ｓ Ｎｅ ｋＣ ｄｎ ａｅ ｅｌ ｗｏ — ｔ ｌｃｓ， Ｒ 。为 了比较 ＮＣ Ｍ 与 传 统 的 基 于存 储 转 发 多 播 协 议 的性 能 ， 章选 取 典 型 的 基 于 树 的 ｉ Ｍｕｔ ａｔＮＣ Ｍ） ｍｅ ｉ Ｒ 文
２ ＭＡＯＤＶ、 ＵＭＡ及 网络 编码 简 介 Ｐ
２ １ ＭＡ Ｖ协 议 ． ＯＤ
多播树组 领导 多播组 成员 多播树 成员 非树成 员 请 求源 节点
Ｒ Ｅ Ｒ Ｑ
ＲＲＥ Ｐ
多播树链 接
ＭＡ Ｄ Ｏ Ｖ多播路由协议采用广播路 由请求 一 复机制。当某个节点 答 想 加 人 一个 多 播组 或 有数 据 分组 需 要发 送 到多 播组 时 ， 发起 建 立多 播路 便 由过程 。如 图 １ 示 ， ＯＤ 的多 播 树 中包 括 组成 员 和 非 组 成 员 （ 称 所 ＭＡ Ｖ 也
图 １ ＭＡＯ ＤＶ的多播 路由过程
树 成员 ） 种 ， 两 每个 多 播树 有一 个组 长 ， 主要 负 责维 护多播 树 。 当某 个节 点想 加 入 多播组 时 ， 它就 广 播 一 个带 有 “ ” 志 和 多播 组 地 址 的 Ｒ Ｅ 消 息 。具 有 不 小 于 接 收 到 Ｊ标 Ｒ Ｑ 的 ＲＲ Ｑ— 息 中的组 序列 号 的多播 组 成员 单播 一个 ＲＲ ＰＪ的应答 消息 。每一个 接 收到 Ｒ Ｑ 的节 点都 更 新 Ｅ Ｊ消 Ｅ — ＲＥ
自己的路 由表 ， 并记 录到请求源节点 的下一跳信息 以及传输 Ｒ Ｅ Ｒ Ｐ到源请求节点的路由信息。经过一段等待时
间 ， 送 ＲＲ Ｑ 消 息 的节 点会在 已接收 到 的 ＲＲ Ｐ消息 中选择 一 条 具 有 最 大序 列 号 和 最 短距 离 的路 径 ， 向下 发 Ｅ Ｅ 并
收 稿 日期 ：０ １０ ６ ２ １ —５２ 基 金项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 （１ ０ ０ ８ ； 育 部 博 士 点 基 金 资 助 项 目（０ ０ ０ ４ ２ ０ ７ 国 ６ ０ １６ ）教 ２ １０ ９ １０ １ ）
时延性 能方面仍不如传统 的路 由协 议。表明通过合理 的参数设置 ， Ｃ Ｍ 可 以在 时延 、 ＮＲ 可靠 性和 系统开 销三者 之
间取 得 良好 的 均 衡 。 关 键 词 ： 动 自组 织 网络 ；网 络 编 码 ； 储 转 发 ； 时 多播 ； 移 存 实 网络 仿 真 文献 标 识 码 ： Ａ 中 图 分 类 号 ： ３ １ ９ ＴＰ ９ ．８
１ 引言
移动 自组 织 网络 （ ｂｅＡ ｃ ｔ ｒ ， Ｎ Ｔ） Ｍｏ ｉ ｄＨｏ ｗｏｋ ＭＡ Ｅ 是一种 由 网络 中的一组 节 点或终 端 形 成 的无 中 心 、 ｌ Ｎｅ 自组
织、 自管理的无线 网络。与有线网络相 比较 ， Ｎ Ｔ对节点能耗及高效的带宽利用率的要求更高 ， ＭＡ Ｅ 设计高效的 ＭＡ Ｔ路 由协 议 是 目前 研 究 的热点 问题 之一 。 ＮＥ 目前 已经存 在 多种 ＭＡＮＥ 多播协 议 ， Ｔ 但基 于 网络 编码 的 多播协 议 打破 了原 有基 于 存储 转 发 协议 性 能 的局
第２ ６卷第 ３期 ２１ ０ １年 ６月
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Ｖｏ ． ６ ＮＯ． １２ ３
Ｊ ＵＲＮ Ｆ Ｃ ＮＧ ０ ＡＬ ０ ＨＥ ＤＵ ＵＮＩ Ｒ Ｉ ０Ｆ Ｉ ０ ＶＥ Ｓ ＴＹ ＮＦ ＲＭ＿Ｔ１ Ｎ Ｅ ＨＮＯＬ Ａ ０ Ｔ Ｃ ｏＧＹ
Ｊ ｎ，２ １１ ｕ ０
ＭＡＯ Ｖ［ （ ｌｃｓ ｐ ｒｔ ｎｏ ｈ ｏ —ｅ ｎ ｓａ ｃ ｃｏ ｕｉｇｐｏｏｏ） 议 以及 基 于 ｍｅｈ的 Ｄ ３ Ｍｕｔ ａｔ ｅａｉ ｆ ｅＡｄｈ ｅ ｊ ｉ ｏ ｏ ｔ Ｏｎｄｍａ ｄＤｉ ｎ ｅＶｅｔｒｒ ｔ ｒｔｃ １ ｔ ｏ ｎ 协 ｓ
Ｐ ＵＭＡ［ （ ｒｔｃｌｏ ｉｅ ｌｃｓｉｇｔｏｇ ｎ ｏｎｅ ｎｓ协议 作 为 比较 对 象 ， 延 时 、 销 以及 可靠 性 Ｐｏｏｏ ｒ ｆｄＭｕｔａｔ ｈｕ ｈＡ ｎ ｕ ｃｍｅｔ） ］ ｆ Ｕｎ ｉ ｉ ｎ 在 开 等 方 面的性 能 进行 仿 真 比较 研 究 。
摘 要 ： 了客 观 评 价 基 于 网 络 编 码 的 移 动 自组 织 网 实 时 多播 协 议 在 时 延 、 统 开 销 及 可 靠 性 性 能 增 益 ， Ｎ ２ 为 系 在 Ｓ
仿真平 台上实现 了一 种基于网络编码 的实 时多播 协议 。通过仿真研究 ， 将其性能与 传统 的基 于存储转 发的典 型实
文 章 编 号 ：１７ —７ ２ ２ １ ）３０ ９ —６ ６ １１４ （０ １０ ．２ பைடு நூலகம்０
网络 编 码 Ｖ ． 储 转 发 ： Ｓ存 移 动 自组 网 中 实 时 多 播 机 制 仿 真 研 究
谭 国平 ， 季 敏 ， 倪 新洋 ， 马赛 赛
（ 河海 大 学计 算机 与信 息 学院通信 与 信 息 系统研 究所 ， 苏 南京 ２ ０ ９ ） 江 １ ０ ８
限 。 由文 献 ［ ］ １可知 ， 用 网络编 码 的多播 协议 的信 道 容量 可 以达到 最 大 流最 小 割定 理 的上 界 。而根 据 文 献 ［ ］ 采 ２ 可知 ， 用 网络 编码 的数 据分 发 机制 可 以大幅度 减 少数 据 包 交换 次 数 ， 采 减少 能 量 开 销 。但是 ， 传统 的基 于 存 储 与 转发 的 多播 协议 相 比 ， 于 网络 编码 的实 时多播 协 议在 时延 、 基 可靠 性 以及 系统 开销 等方 面性 能增 益 尚不 明确 。 因 此 采 用 网络 编码 技术 ， Ｎ ２仿 真平 台上 实现 了一 种基 于 网络 编码 的实 时多 播协 议 （ ｔ ｒ ｏ ｉｇｂｓｄＲ ａ 在 Ｓ Ｎｅ ｋＣ ｄｎ ａｅ ｅｌ ｗｏ — ｔ ｌｃｓ， Ｒ 。为 了比较 ＮＣ Ｍ 与 传 统 的 基 于存 储 转 发 多 播 协 议 的性 能 ， 章选 取 典 型 的 基 于 树 的 ｉ Ｍｕｔ ａｔＮＣ Ｍ） ｍｅ ｉ Ｒ 文
２ ＭＡＯＤＶ、 ＵＭＡ及 网络 编码 简 介 Ｐ
２ １ ＭＡ Ｖ协 议 ． ＯＤ
多播树组 领导 多播组 成员 多播树 成员 非树成 员 请 求源 节点
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图 １ ＭＡＯ ＤＶ的多播 路由过程
树 成员 ） 种 ， 两 每个 多 播树 有一 个组 长 ， 主要 负 责维 护多播 树 。 当某 个节 点想 加 入 多播组 时 ， 它就 广 播 一 个带 有 “ ” 志 和 多播 组 地 址 的 Ｒ Ｅ 消 息 。具 有 不 小 于 接 收 到 Ｊ标 Ｒ Ｑ 的 ＲＲ Ｑ— 息 中的组 序列 号 的多播 组 成员 单播 一个 ＲＲ ＰＪ的应答 消息 。每一个 接 收到 Ｒ Ｑ 的节 点都 更 新 Ｅ Ｊ消 Ｅ — ＲＥ
自己的路 由表 ， 并记 录到请求源节点 的下一跳信息 以及传输 Ｒ Ｅ Ｒ Ｐ到源请求节点的路由信息。经过一段等待时
间 ， 送 ＲＲ Ｑ 消 息 的节 点会在 已接收 到 的 ＲＲ Ｐ消息 中选择 一 条 具 有 最 大序 列 号 和 最 短距 离 的路 径 ， 向下 发 Ｅ Ｅ 并
收 稿 日期 ：０ １０ ６ ２ １ —５２ 基 金项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 （１ ０ ０ ８ ； 育 部 博 士 点 基 金 资 助 项 目（０ ０ ０ ４ ２ ０ ７ 国 ６ ０ １６ ）教 ２ １０ ９ １０ １ ）
