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摘 要：路由协议作为影响网络的一个重要因素，是确保移动ad hoc网络运行的关键。开发良好的移动ad hoc网络路由协议是移动ad hoc网络要解决的首要问题。移动ad hoc网络的路由协议也是目前最主要的研究热点和难点。本文分析对比了当前两种种典型的Ad hoc网络路由协议DSR、AODV，并在NS2的仿真平台下，对路由协议DSR、AODV进行了仿真。在不同的网络规模下，对路由协议DSR，AODV在分组投递率给出了详细的性能比较分析，从而得出结论。
关键词：Ad hoc；网路；路由协议；仿真
Ad hoc网络不依赖于有线基础设施，网络组织是灵活的，不需要针对节点移动到基站发射距离之外的情况进行越区切换，但由于节点的发射距离是有限的，节点之间的通信往往要增加移动主机来转发[1]。移动自组网作为一种新兴的计算机网络，由于其鲜明的特点，因而具有了其他常规计算机网络所不可替代的应用价值[2]。作为移动自组网的核心技术之一，路由协议的研究面临着许多新的困难，而移动自组网中的路由协议是保证网络正常高效运行的基础，因此具有很高的研究价值。这一课题的研究将促进移动自组网投入到实际的应用领域。本论文研究的主要内容有：（1）探讨了Ad Hoc网络的体系结构，并深入研究了Ad Hoc网络的两个主要路由协议：AODV，DSR。（2）深入研究了NS2网络仿真软件，使用NS2软件对两个重要的路由协议（DSR，AODV）进行了仿真，并选取了几个重要的网络性能评价参数（平均端到端延迟、包投递率）对仿真结果作了定量的分析和对比。
1 AODV、DSR路由协议分析
按需路由協议DSR只有在源节点在寻找一条路径到达目的节点的时候才开始建立。一旦发生源节点在发送分组时不能直接到达目的节点路由的情况，就需要启动相应的路由发现机制进行路由寻找，这样将势必会产生一定的时延，对实时业务的传输来说是非常不利的[3]。随着网络规模的不断扩大，节点移动的速度也不断增加，网络的拓扑结构变化也更加频繁，为了实时维护挽留过拓扑结构就需要频繁地交换信息（如路由更新等），这些控制信息将会大量占用无线信道资源，也将成为影响用户数据报文的发送、降低系统的吞吐量的主要因素；特别是在网络中节点个数较多、网络拓扑结构变化频繁的情况下，还没有等到路由算法收敛，网络的拓扑结构就又发生了新的变化。由于大量的拓扑更新报文在无线信道中的存在，无法正常发送用户的数据分组，会严重降低系统性能。因此，在这类拓扑变化相对频繁的网络环境中，应采用按需路由协议；而在网络结构相对稳定、对实时业务要求比较高的网络环境中，则应尽量采用基于表驱动方式的路由协议[4]。
AODV的路由机制作为源驱动路由协议与DSR比较类似，但是二者相比还是有很多不同的地方。在发送寻路分组的时候，AODV的分组中只包含目的节点信息，而DSR由于是源路由方式，则需要包含所有节点信息。因此，从这方面考虑，DSR的开销要大很多。然而，在寻路分组返回时，两者的开销是一样的，分组中都记录了整条路经的信息。AODV的一个缺点是假设所有的链路都是对称的（Symmetric），无法适用于不对称的（Asymmetric）链路，而DSR却不受此条件限制。AODV和DSR的另一主要区别是DSR支持多路经路由而AODV不支持，因此在中间节点发现路经中断时，AODV只能将分组丢弃；而DSR则具备从路由缓存中寻找其他路径以实现分组进行补救的能力，这个特点在移动Ad Hoc网络中非常重要。
2 NS2中路由协议的仿真
为了对DSDV、AODV以及DSR网络协议进行比较，本研究选择了在相同的环境下对网络协议进行仿真[5]。本文设定的仿真环境是在一个随机方位（random Waypoint）背景下的800×600m 的矩形区域，网络节点数根据不同的仿真场景有所不同，结点最大移动速度10m/s，暂停时间（pause times）可选0，10，20，40，100s，整个仿真运行的时间为300s。
本文主要介绍不同场景下得到的仿真结果，并且分析了在变化的节点数量和运动速度场景下，三种路由协议对网络的包投递率、平均端到端延迟[6]。以下四图（图4、图5、图6、图7）分别是不同个数（10，20，30，40）的网络结点时AODV与DSR协议的数据包文件的递交率。
如图4所示，在10个节点的情况下，AODV协议的包投递率为100%，而DSR路由协议在暂停时间为10s的情况下，性能略微有些下降，包投递率仅为76%，由此可得出结论，在节点较少的情况下，AODV路由协议的性能要优于DSR。原因在于，在路由发现的过程中，AODV路由协议建立了反向路由机制，可以快速的响应寻路路由报文。如图5所示，在20个节点的情况下，两协议的性能差异不大，在路由发现的过程中，由于两协议都要建立路由发现过程，不可避免会产生无效路由，但由于AODV协议具有反向路由机制，对路由发现的响应要快于DSR路由协议，所以其的包投递率的性能也明显优于DSR路由协议。
在30个节点的情况下，如图6所示，两协议的性能很相似，初始阶段，包投递率不到70%，且在暂停时间为20s时，两协议处于相同的水平，包投递率还不到65%。在40个节点的情况下，如图7所示，在暂停时间为2s到40s时，两协议的性能几乎相等，这是因为，由于节点较多，由于DSR路由协议具有路由缓冲策略，在网络拓扑频繁变化的情况下，不需要重新发起路由发现过程，而直接在缓冲路由中选择一条替换路由。
当网络节点个数为10时，DSR和AODV的数据包的投递率相似。然而，当网络节点个数为20，30，40时，AODV比DSR的包投递率高出15%左右。总之，当网络节点数较少时，DSR和AODV在任何网络移动下具有相似的投递率。而随着网络节点个数的增加，AODV开始表现出比DSR更优越的包投递率。
3 结束语
作为移动计算的一种特殊形式，移动自组网具有其它网络所不可替代的地位。对移动自组网中路由协议进行研究是确保该网络能否运行的关键，但这方面的研究工作目前还开展不久。因此，对移动自组网中的路由协议的研究是计算机网络特别是移动网络界有前途的研究领域，具有非常高的研究价值。本文对移动自组网路由协AODV、DSR进行了比较和分析，同时进行了仿真实验，经过分析和仿真得到结论：在不同的移动场景下，随着节点数目的增加，两按需路由协议的分组投递率都有所下降，但AODV协议表现出更好的性能。
Ad hoc网络由于组网特点面临着许多挑战，该课题的研究还存在着一些需要考虑的研究方面如QoS路由和安全路由等。如何将这些算法应用到实际当中去，这将是一个值得探讨的话题，也将是今后进一步研究的工作。
[参考文献]
[1]郑少仁，王海涛，赵志峰，等.Ad Hoc网络技术[M].北京：人民邮电出版署，2005.
[2]于宏毅，等.无线移动自组织网[M].北京：人民邮电出版社，2005.。
[3]沈中.无线Ad Hoc网络拓扑管理研究[D].西安电子科技大学硕士学位论文，2005.
[4]马晓雷.无线Ad Hoc网络关键技术研究[D].北京邮电大学 2006.
[5]柯志亨，程荣祥，邓德隽.NS2仿真实验-多媒体和无线网络通信[M].北京：电子工业出版社，2009.
[6]J.Chung，M.Claypool.NS by Example [M].Worcester Polytechnic Institute，2005.
基金项目：常州工程职业技术学院2013年院级教育研究重点课题，课题编号：13JY006。
作者简介：王晓宇，女，硕士，常州工程职业技术学院，讲师。
关键词：Ad hoc；网路；路由协议；仿真
Ad hoc网络不依赖于有线基础设施，网络组织是灵活的，不需要针对节点移动到基站发射距离之外的情况进行越区切换，但由于节点的发射距离是有限的，节点之间的通信往往要增加移动主机来转发[1]。移动自组网作为一种新兴的计算机网络，由于其鲜明的特点，因而具有了其他常规计算机网络所不可替代的应用价值[2]。作为移动自组网的核心技术之一，路由协议的研究面临着许多新的困难，而移动自组网中的路由协议是保证网络正常高效运行的基础，因此具有很高的研究价值。这一课题的研究将促进移动自组网投入到实际的应用领域。本论文研究的主要内容有：（1）探讨了Ad Hoc网络的体系结构，并深入研究了Ad Hoc网络的两个主要路由协议：AODV，DSR。（2）深入研究了NS2网络仿真软件，使用NS2软件对两个重要的路由协议（DSR，AODV）进行了仿真，并选取了几个重要的网络性能评价参数（平均端到端延迟、包投递率）对仿真结果作了定量的分析和对比。
1 AODV、DSR路由协议分析
按需路由協议DSR只有在源节点在寻找一条路径到达目的节点的时候才开始建立。一旦发生源节点在发送分组时不能直接到达目的节点路由的情况，就需要启动相应的路由发现机制进行路由寻找，这样将势必会产生一定的时延，对实时业务的传输来说是非常不利的[3]。随着网络规模的不断扩大，节点移动的速度也不断增加，网络的拓扑结构变化也更加频繁，为了实时维护挽留过拓扑结构就需要频繁地交换信息（如路由更新等），这些控制信息将会大量占用无线信道资源，也将成为影响用户数据报文的发送、降低系统的吞吐量的主要因素；特别是在网络中节点个数较多、网络拓扑结构变化频繁的情况下，还没有等到路由算法收敛，网络的拓扑结构就又发生了新的变化。由于大量的拓扑更新报文在无线信道中的存在，无法正常发送用户的数据分组，会严重降低系统性能。因此，在这类拓扑变化相对频繁的网络环境中，应采用按需路由协议；而在网络结构相对稳定、对实时业务要求比较高的网络环境中，则应尽量采用基于表驱动方式的路由协议[4]。
AODV的路由机制作为源驱动路由协议与DSR比较类似，但是二者相比还是有很多不同的地方。在发送寻路分组的时候，AODV的分组中只包含目的节点信息，而DSR由于是源路由方式，则需要包含所有节点信息。因此，从这方面考虑，DSR的开销要大很多。然而，在寻路分组返回时，两者的开销是一样的，分组中都记录了整条路经的信息。AODV的一个缺点是假设所有的链路都是对称的（Symmetric），无法适用于不对称的（Asymmetric）链路，而DSR却不受此条件限制。AODV和DSR的另一主要区别是DSR支持多路经路由而AODV不支持，因此在中间节点发现路经中断时，AODV只能将分组丢弃；而DSR则具备从路由缓存中寻找其他路径以实现分组进行补救的能力，这个特点在移动Ad Hoc网络中非常重要。
2 NS2中路由协议的仿真
为了对DSDV、AODV以及DSR网络协议进行比较，本研究选择了在相同的环境下对网络协议进行仿真[5]。本文设定的仿真环境是在一个随机方位（random Waypoint）背景下的800×600m 的矩形区域，网络节点数根据不同的仿真场景有所不同，结点最大移动速度10m/s，暂停时间（pause times）可选0，10，20，40，100s，整个仿真运行的时间为300s。
本文主要介绍不同场景下得到的仿真结果，并且分析了在变化的节点数量和运动速度场景下，三种路由协议对网络的包投递率、平均端到端延迟[6]。以下四图（图4、图5、图6、图7）分别是不同个数（10，20，30，40）的网络结点时AODV与DSR协议的数据包文件的递交率。
如图4所示，在10个节点的情况下，AODV协议的包投递率为100%，而DSR路由协议在暂停时间为10s的情况下，性能略微有些下降，包投递率仅为76%，由此可得出结论，在节点较少的情况下，AODV路由协议的性能要优于DSR。原因在于，在路由发现的过程中，AODV路由协议建立了反向路由机制，可以快速的响应寻路路由报文。如图5所示，在20个节点的情况下，两协议的性能差异不大，在路由发现的过程中，由于两协议都要建立路由发现过程，不可避免会产生无效路由，但由于AODV协议具有反向路由机制，对路由发现的响应要快于DSR路由协议，所以其的包投递率的性能也明显优于DSR路由协议。
在30个节点的情况下，如图6所示，两协议的性能很相似，初始阶段，包投递率不到70%，且在暂停时间为20s时，两协议处于相同的水平，包投递率还不到65%。在40个节点的情况下，如图7所示，在暂停时间为2s到40s时，两协议的性能几乎相等，这是因为，由于节点较多，由于DSR路由协议具有路由缓冲策略，在网络拓扑频繁变化的情况下，不需要重新发起路由发现过程，而直接在缓冲路由中选择一条替换路由。
当网络节点个数为10时，DSR和AODV的数据包的投递率相似。然而，当网络节点个数为20，30，40时，AODV比DSR的包投递率高出15%左右。总之，当网络节点数较少时，DSR和AODV在任何网络移动下具有相似的投递率。而随着网络节点个数的增加，AODV开始表现出比DSR更优越的包投递率。
3 结束语
作为移动计算的一种特殊形式，移动自组网具有其它网络所不可替代的地位。对移动自组网中路由协议进行研究是确保该网络能否运行的关键，但这方面的研究工作目前还开展不久。因此，对移动自组网中的路由协议的研究是计算机网络特别是移动网络界有前途的研究领域，具有非常高的研究价值。本文对移动自组网路由协AODV、DSR进行了比较和分析，同时进行了仿真实验，经过分析和仿真得到结论：在不同的移动场景下，随着节点数目的增加，两按需路由协议的分组投递率都有所下降，但AODV协议表现出更好的性能。
Ad hoc网络由于组网特点面临着许多挑战，该课题的研究还存在着一些需要考虑的研究方面如QoS路由和安全路由等。如何将这些算法应用到实际当中去，这将是一个值得探讨的话题，也将是今后进一步研究的工作。
[参考文献]
[1]郑少仁，王海涛，赵志峰，等.Ad Hoc网络技术[M].北京：人民邮电出版署，2005.
[2]于宏毅，等.无线移动自组织网[M].北京：人民邮电出版社，2005.。
[3]沈中.无线Ad Hoc网络拓扑管理研究[D].西安电子科技大学硕士学位论文，2005.
[4]马晓雷.无线Ad Hoc网络关键技术研究[D].北京邮电大学 2006.
[5]柯志亨，程荣祥，邓德隽.NS2仿真实验-多媒体和无线网络通信[M].北京：电子工业出版社，2009.
[6]J.Chung，M.Claypool.NS by Example [M].Worcester Polytechnic Institute，2005.
基金项目：常州工程职业技术学院2013年院级教育研究重点课题，课题编号：13JY006。
作者简介：王晓宇，女，硕士，常州工程职业技术学院，讲师。