发布时间 : 星期三 文章AODV过程的OPNET仿真实现与研究更新完毕开始阅读
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固有的特性，例如采用电池一类可耗尽能源提供电源，因此需要考虑如何节省能源等。
(3)无中心移动终端的局限性。内存小，CPU性能较低等，要求路由算法简单有效，实现的程序代码短小精悍等。
(4)有限的无线传输带宽。由于无线信道本身的物理特征，它所能提供的网络带宽相对有线信道要低得多。此外，考虑到竞争共享无线信道产生的碰撞、信号衰减、噪音干扰、信道间干扰等多种因素，节点可得到的实际带宽是远远小于理论上的最大带宽值。 .
现有的Ad Hoc 路由协议可以分为两种,一种是预先路由协议,另一种是按需路由协议。
2. 1 预先路由协议
预先路由协议也被称为表驱动路由协议,在此路由协议中,节点通过周期性的广播路由信息分组来交换路由信息,维持更新路由。同时,每个节点中维持有一张路由表以存储网络中达到其它所有节点的路由信息。当节点需要发送数据分组的时候,可以根据路由信息立刻找到合适的路由,分组延迟小。但为了使路由更新能紧随网络拓扑的变化,则需要花费较大的开销,在某些情况下,路由协议会始终处于不收敛的状态。
DSDV (Destination - Sequenced Distance Vector ,目的序列距离向量协议)是表驱动路由协议的一种,该协议通过给每个路由分组设定序列号避免了路由环路的产生,采用时间驱动和事件驱动技术控制路由表的传送。每个节点周期性地将本地路由表传送给邻近地节点,当路由表变换的时候,也会将路由信息传送给邻近节点;邻近节点收到包含修改的路由表信息后,过比较路由序列号的方法对路由表进行更新以保持最佳的路由。
2. 2 按需路由协议
按需路由协议又称反应式路由协议,运行该协议的节点不需要维持及时准确的路由信息,在需要发数据时才查找路由。每个节点中都存在路由发现过程和路由维护过程,前者
负责寻找相应的路由,后者负责维护一个已建立的路由,直至目的节点不可达或不再需要该路由。和预先路由协议相比较,按需路由开销小,但数据传送时延较大,不适合实时性需要。以下是几种比较典型的按需路由协议。DSR(Dynamic Source Routing ,动态源路由)最主要的特点是使用源路由,节点在路由表中不用维护到所有目的节点的路由,路由表中只有节点目前知道的路由,这些路由存储在一个缓存中,数据包在它的报头中携带所需的源路由信息。DSR 依赖源路由和路由缓存技术,它不需要专门的路由环路发现机制,而且,任何中间的转发节点都可以得到数据报头的源路由信息,并存放在自己的缓存中。AODV(Ad Hoc On - Demand Distance Vector ,按需距离向量协议)是在DSDV 协议的基础上改进而来的一种按需路由协议,AODV 协议不是定期广播到达所有节点的路由信息,从而减少了总的广播量。AODV 使用传统的路由表,每个目的节点只有一条路由记录,在每个节点中根据每条路由的使用情况设定一个基于时间的状态,根据该时间状态对路由
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进行优化。AODV 协议使用目的节点的序列号机制来保证路由信息的及时性和不产生循环路由。TORA( Temporally2Ordered Routing Algorithm ,临时预订路由算法)的最大特点是适应高动态变化的网络环境,该协议采用链路反转的分布式算法,具有高度自适应、高效率和较好的扩充性,可以在一对连接间提供多条路径。TORA协议将路由信息的传递限制在网络拓扑变化最小的部分,每个节点只保留相邻节点的路由信息,尽量减少控制信息的通信开销。
3. AODV路由协议算法描述
AODV 路由协议是在表驱动路由协议DSDV的基础上结合路由协议的按需路由机制进行改进后提出的。它使用DSDV 协议中的“目的节点序列号”防止缓存的路由信息过期以及环路的产生, 路由建立是基于DSR 协议中所采用的方法, 不同点在于AODV 协议是逐跳路由而不是源路由。AODV 路由协议定义了三种消息类型: 路由请求RREQ, 路由应答RREP, 路由错误RERR。这些消息使用标准IP报头, 由UDP 协议封装, 通过654 端口进行通信。AODV 协议的路由发现过程如下: 当源节点发送数据包或者转发数据包到目的节点时, 源节点检查路由表, 如果没有找到目的节点或者路由表项已经过期, 源节点将广播一个路由请求分组RREQ, 收到RREQ 的中间节点根据RREQ 中的信息, 建立源节点的路由—在路由表中增加一个路由条目—称为“反向路由”。反向路由条目的目的节点是广播RREQ 的源节点, 下一跳节点是将RREQ 发送给本节点的邻节点。然后它向周围节点广播此分组。如果目的节点收到RREQ 则向源节点回复路由应答分组RREP,RREP 沿着刚建立的反向路由向源节点传送, 收到RREP 的节点建立到目的节点的路由—在路由表中增加一个路由条目—称为“正向路由正向路由条目的目的节点是RREP 的源节点, 下一跳是将RREP 发送给本节点的邻节点。源节点收到RREP 后, 表明路由已找到, 就可沿着找到的路由发送数据。
3.1 路由发现
节点发信息，先在路由表中查找路由，有则按照路由发送信息，没有就进行路由发现过程。节点广播路由请求包给所有的临节点，临节点在接受到请求包后，先在自己的路由表中查找是否有到目的节点路由，如果有则将路由信息写入请求包发送给源节点；如果没有，再将请求包转发给所有的临节点。依此类推，知道到达目的节点或时中间某个节点知道到达目的的节点的路由。
AODV的路由发现过程由反向路由建立和前向路由建立两部分组成.。
（1）反向路由指从目的节点到源节点的路由，用于将路由响应报文回送至源
节点。反向路由是源节点在广播路由请求报文的过程中建立起来的。 （2）前向路由是由源节点到目的节点方向的路由，用于以后数据报文的传送。
前向路由是在节点回送路由响应报文的过程中建立起来的。
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反向路由过程 前向路由过程
图3.1
3.2 路由维护
AODV通过hello包、链路修复及链路断开后发RERR包来进行路由的维护,具体过程如下:每个节点周期性地传给相邻节点hello包. 如果一定时间后,邻节点还收不到再次确认连接的hello包,就会开始链路修复过程,即广播一个RREQ给不可达节点. 当有到不可达节点有效路由的中间节点或不可达节点本身收到此RREQ后就回复一个RREP给源节点,到不可达节点的路由重新建立. 若链路修复失败,节点向所有的邻节点广播RERR包, RERR包中的不可达节点列表不仅包括了链路断开的邻节点,还包括了以此邻节点为下一跳的路由条目的目的节点. 通过RERR 的广播,其他节点就知道链路断开了
. 一个节点在两种情况下发出RERR: 一是节点的路由表中有效路径的下一跳不可达; 二是节点收到数据包且由表中没有相应的有效路由。
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4. 参数定义
4.1 分组平均递交率
目的节点接收到的数据包个数与源发送的数据包个数之比，反映了网络传输的可靠性，递交率越高可靠性越大。
分组平均递交率=目的节点接收到的数据包个数 / 源发送的数据包个数 节点移动速度和运动场景的拓扑对分组平均递交率的影响较大。一般情况节点移动速度慢时,AODV 的分组递交率比较稳定,节点移动速度加快时波动幅度变大，移动节点数目固定的时候,运动场景越大,分组递交率越小:运动场景越小,分组递交率越高。
4.2 端到端的平均时延
包括路由查找时延、数据包在接口队列中的等待时延，传输时延及MAC层的重传时延，反映了路由有效性，尤其对语音包来说，时延太大会眼中影响通信质量。
端到端平均时延= ∑（接收到数据包的时间—发送数据包的时间）/ 发送的数据包个数
其中拓扑结构对端到端的平均时延的影响最大。在一定范围内,节点数目已定的情况下,拓扑范围变大,端到端的平均延迟会增大。令外,节点的运动速度提高时端到端的平均延迟会降低(这里只统狡到达目的地的分组,没有考虑被丢弃的分组) 。
4.3 平均跳数
体现为仿真过程中，数据包从源节点到目的节点所经过的平均跳数，反映了网络拓扑结构、节点通信范围及路有效率。
平均跳数= 转发的数据包与发送的数据包所需要的个数和 / 发送的数据包个数
随着节点平均运动速率的提高,路由开销也会增大。路由开销还会受到业务源发包率的影响,业务源发包率增加时路由开销会增大。与其他Ad Hoc 协议DSDV ,DSR , TORA 等相比AODV 整体效率比较好,尤其在分组递交率方面比较突出,在运动比较迅速的场景下尤为明显。 4.4 归一化路由开销
即为传递数据包，平均每个数据包所需要的路由包的个数。它反映了网络的拥塞程度和节点电源的效率，开销大的协议拥塞的概率就大，且会延迟接口队列中数据包的发送。
归一化路由开销=发送和转发的路由包个数 / 接收到的数据包个数