AdHoc需求驅動式路由協(xié)議分析與網(wǎng)絡仿真

摘要：移動自組網(wǎng)(MANET)是一種不需要基礎設施支持的無線網(wǎng)絡，具有移動、分布和應用領域；從路由層分析和介紹了當前MANET采用的技術和協(xié)議，尤其對DSR和TORA大規(guī)模(100節(jié)點)的移動自組網(wǎng)模型，設計了關鍵詞：無線自組網(wǎng)，路由協(xié)議，動態(tài)源路由協(xié)議，臨時按序路由協(xié)議需求的MANET有著下面一些主要特征：分布式自組管理與控制；通信較少。本文基于OPNET網(wǎng)絡仿真器構建了小規(guī)模(50節(jié)點)和大規(guī)模(100節(jié)點)的移動自組網(wǎng)模型，設計了多種移動場景和流量場景，在給定場景的情況下對兩種移動自組網(wǎng)路由算法(DSR和TORA)的吞吐量、端到端延遲和路由開銷三種指標進行了仿真分析和性能比較。仿本文研究Adhoc網(wǎng)絡需求驅動式路由協(xié)議，特別分析2.移動自組網(wǎng)常常會由于信號衰減和干擾而變得無法使用。為減少外地代理的數(shù)量而保持網(wǎng)絡的覆蓋范場上部隊快速展開和推進、發(fā)生地震或水災后的營救）仍然能夠實現(xiàn)臨時快速自動組網(wǎng)，“自組網(wǎng)”最初是應用于軍事領域的，它的研究起源于與TCP/IP協(xié)議族類似，是20世紀70年代美國國防部高級研究計劃局（DARPA,DefenseAdvancedResearchProjectPRNET強調的是在一個廣闊的區(qū)域實現(xiàn)多跳的無線通在對等式平面結構中，所有網(wǎng)絡節(jié)點地位平等。而在分級結構的AdHoc無線網(wǎng)絡拓撲一個MANET由一組移動主機組成，這些主機不需要依由于使用無線通信技術，AdHoc網(wǎng)絡具有無線通信系統(tǒng)的鏈路質量低、帶寬受面，與傳統(tǒng)的蜂窩移動通信系統(tǒng)不同，AdHoc網(wǎng)絡是一種無中心的網(wǎng)絡，這種結構的網(wǎng)絡使用多跳的通信方式，因此AdHoc網(wǎng)絡還面臨著一些新的問題，例如網(wǎng)絡配置在AdHoc網(wǎng)絡中，網(wǎng)絡拓撲是快速動態(tài)變化的，而且這種變化是隨機的。另外，移動節(jié)點的分布情況，以及他們的自組織能力也對AdHoclAdHoc網(wǎng)絡中的節(jié)點使用電池或其它易損耗的能源作為能量提供源，因此正是由于以上的這些原因使得AdHoc網(wǎng)絡的體系結構Hoc網(wǎng)絡的應用范圍正逐步擴大，其中包由于自組織網(wǎng)具有很高的抗毀性和靈活性，而被各軍事強國應用于戰(zhàn)略和戰(zhàn)術綜合通計劃、英國的FIST計劃、法國的SC系統(tǒng)、荷蘭的D2S2系統(tǒng)等，而未來的單兵通信系統(tǒng)主要系統(tǒng)的核心技術，它對發(fā)展單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)起到了關鍵的作用。從而更方便交流，還可實現(xiàn)資源共享，為全世界開創(chuàng)一個信息家電時代。HomeRF就是基年10月份的報告顯示，全球信息家電總出貨量將超過個人電腦出貨量的一半，總數(shù)為5568家里的機器人進行遠程操作。據(jù)一家調查研究所估計，HomeRF將在今年給生產商們帶來6傳感器網(wǎng)絡是由一組傳感器以AdHoc方式構成的有線或無線網(wǎng)絡。其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋的地理區(qū)域中感知對象的信息,并發(fā)布給觀察者。由于傳感器網(wǎng)絡礎理論的研究。美國國防部和各軍事部門都對傳感器網(wǎng)絡給予了高度重視，在C4ISR(Command,Control,Com了極大的興趣,紛紛展開了該領域的研究工作。作為傳感器間相互聯(lián)接紐帶的自組織通信網(wǎng)3.移動自組網(wǎng)的路由協(xié)議統(tǒng)路由算法無法直接應用到自組織網(wǎng)絡中，需要為其專門設計研由此看來，常規(guī)的用于因特網(wǎng)的路由協(xié)議，如RIP(RoutingInformationProtocol)和時路由并且占用大量的網(wǎng)絡資源，甚至無法實現(xiàn)信息的傳輸。同時MAN的限制，這就要求網(wǎng)絡中發(fā)送的路由控制信息盡可能少.從而為數(shù)據(jù)信息的發(fā)送節(jié)省帶寬資源。因此，若在MANET網(wǎng)絡中采用常規(guī)路由協(xié)議將導致路由代價過大，輸。此外，由于無線傳輸設備功率的差異以及無線信道中的大量干擾使針對固定網(wǎng)路由算法的缺點，根據(jù)AdHoc無線網(wǎng)絡路由協(xié)議的特殊性，近年來提出了了大量關于AdHoc網(wǎng)絡路由協(xié)議的相關文章，提出了許多關于改現(xiàn)有的有線路由協(xié)議來適應AdHoc無線網(wǎng)絡要求，如通過修改路由信息的路由控制報文路由，協(xié)議的開銷較大。常用的先驗式路由協(xié)議有DSDV，HSR，GSR，如果存在，則直接使用可用的路由，否則啟動路由發(fā)現(xiàn)過程。具體過程間節(jié)點轉發(fā)RREQ，并附上自己的節(jié)點標識。當RREQ消息到達目的節(jié)點D或任何一個到目并反轉S到D的路由供RREP消息使用。此外，中間節(jié)點也可以使用路由緩存技術（Routing算法中路由不一定是最優(yōu)的，常常使用次優(yōu)路由以減少發(fā)現(xiàn)路由的開銷。該協(xié)議由3部分構0。然后由源端廣播一個含有目的節(jié)點ID的QRY分組，一個高度不為0的節(jié)點響應一個UPD分組。收到UPD分組的節(jié)點的高度將比產生該UTORA運行在IMEP（IMEP：InternetMANETEncapsulati內使用先驗式路由算法，中心節(jié)點使用區(qū)內路由協(xié)議IARP維持一個到區(qū)內其他成員的路由表,對區(qū)外節(jié)點的路由使用按需路由，利用區(qū)間路由協(xié)議IERP建立臨時的路由。但是，實施4.移動自組網(wǎng)路由協(xié)議的仿真研究直接映射到模型上。OPNET的產品系列結合其先進的模型和全面的網(wǎng)絡技術可以使客戶更根據(jù)各種不同的設計需求，OPNET也有不同的模組[15]：如OPNETPlanner，OPNETOPNETPlanner：亦稱ITDecisionGuru，是一個口，同時還內含Planner的全部功能。Modeler主要用于在一個高度靈活的、可自定義網(wǎng)絡協(xié)議、算法以及系統(tǒng)特性的網(wǎng)絡環(huán)境中，進行建模并仿真的網(wǎng)絡設計。Modeler帶有詳細的基OPNET系列網(wǎng)絡仿真軟件采用靈活的分層建模方法和便于細節(jié)模擬的基于包的模擬技和半自動網(wǎng)絡建模(適用于現(xiàn)有網(wǎng)絡的建模，其中某些網(wǎng)絡設備的建模需要人工干預，即設Node模型由各種協(xié)議Module和連接Module的各種connections組成，例如物理接口在上述三個層次的任何地方切入編程，建立所模擬實際物理網(wǎng)絡中packet的流動，包括網(wǎng)絡設備間的流動和網(wǎng)絡設備內部的處理過程；可以生成、編輯任何標準的或者自定義的packet格式；利用DEBUG功能，可以察看任<TORA_50_nodes>、TORA_100節(jié)點模型<TORA_100_nodes>和DSR_25移動節(jié)點模型<DSR_station_mobility>。對比了不同網(wǎng)絡規(guī)模下DSR路由協(xié)議的使用DSR_25移動節(jié)點模型<DSR_station_它們之間可以交換信息?！皐lan_servel無線局域網(wǎng)-以太網(wǎng)路由器：這個路由器有一個無線局域網(wǎng)的借口和一個以太網(wǎng)l接收組配置：“ReceiverGroup”配置節(jié)點用來計算一個節(jié)點可以與之通信的的可路由參數(shù)這個屬性被用來細致描述一個節(jié)點上運行的MANET用來配置路由協(xié)議的參數(shù)。例如，如果MANE中使用DSR作為其路由協(xié)議，通過編輯“Ad-Hoc路由參數(shù)”，“DSR參數(shù)”屬性就可以被編輯為預置的參數(shù)。在默認情況下，如果“Ad-Hoc路由參數(shù)”屬性設為DSR，網(wǎng)絡就使用DSR的默認值。l丟棄的沒有找到路由的IP包：這個統(tǒng)計（1）DSR_50節(jié)點模型<DSR_這個網(wǎng)絡的仿真結果評價了在有100個節(jié)點的網(wǎng)絡中DSR協(xié)議的性能。結果表示出產我們把"TORAIMEPEfficiency"屬性設置成為“允許（5）DSR_25移動節(jié)點模型<DSR_station_m這個結果評價了在以移動網(wǎng)絡中DSR協(xié)議的性能。我們可以分析路由流量、丟包率、（1）DSR_50節(jié)點模型<DSR_50_nodes>、DSR_100節(jié)點模型<DSR_100_nodes>與DSR_25移動節(jié)點模型<DSR_stat由上圖可以看出，如果網(wǎng)絡中運行DSR路由協(xié)議：在相對靜絡的“每一條路由的平均跳數(shù)”的50節(jié)點的多很多。而25個節(jié)點動態(tài)網(wǎng)絡的“每一條路由的平靜態(tài)網(wǎng)絡的“每一條路由的平均跳數(shù)”平均為2.5，而25節(jié)點動態(tài)由此可得，隨著節(jié)點數(shù)的增多和網(wǎng)絡移動性的增加，DSR路由協(xié)議的“每一條路由由上圖可以看出，如果網(wǎng)絡中運行DSR路由協(xié)議：在相對靜25個節(jié)點動態(tài)網(wǎng)絡的“路由發(fā)現(xiàn)時間”比50節(jié)點靜態(tài)網(wǎng)絡和100節(jié)點動態(tài)網(wǎng)絡的都大很由上圖可以看出，如果網(wǎng)絡中運行DSR路由協(xié)議：在相對靜絡的“總的吞吐量”比50節(jié)點的多。而25個節(jié)點動態(tài)網(wǎng)絡的“總的吞吐量”比50節(jié)點甚至100節(jié)在網(wǎng)絡默認參數(shù)設置下，50節(jié)點靜態(tài)網(wǎng)絡的“總的吞吐量”平均為2包/秒，而100節(jié)點靜態(tài)網(wǎng)絡的“總的吞吐量”平均為4包/秒；25節(jié)點絡的“總的路由開銷”比50節(jié)點的多。而25個節(jié)點動態(tài)網(wǎng)絡的“總的路由開銷在網(wǎng)絡默認參數(shù)設置下，50節(jié)點靜態(tài)網(wǎng)絡的“總的路由開銷”平均為1包/秒，靜態(tài)網(wǎng)絡的“總的路由開銷”平均為3包/秒；25節(jié)點動態(tài)網(wǎng)絡的“總的路由開銷”平由此可得，隨著節(jié)點數(shù)的增多和網(wǎng)絡移動性的增加，DSR路由協(xié)議的“總的路由開銷”都會隨之增加。在“節(jié)點數(shù)增多”和“網(wǎng)絡移動性增加”兩種情況當中，“網(wǎng)絡移（2）TORA_50節(jié)點模型<TORA_50_nodes>與TORA_100節(jié)點模型<TORA_“總的吞吐量”平均為0.8包/秒。（3）DSR_50節(jié)點模型<DSR_50_nodes>與TORA_50節(jié)點模型<比在網(wǎng)絡默認參數(shù)設置下，100節(jié)點網(wǎng)絡的“FTP下載響應時間”平均為0.6秒；而50節(jié)點網(wǎng)由此可得，在小規(guī)模網(wǎng)絡中，DSR路由協(xié)議的對應用層（上一層）“時延”的性能優(yōu)于在網(wǎng)絡默認參數(shù)設置下，100節(jié)點網(wǎng)絡的“WLAN負載”平均為3包/秒；而50節(jié)點網(wǎng)絡的“WLAN負載”平均為0.7包/秒。在網(wǎng)絡默認參數(shù)設置下，100節(jié)點網(wǎng)絡的“WLAN時延”平均為0.0055秒；而50節(jié)點網(wǎng)絡在前一段時間，TORA路由協(xié)議的“WLAN負載”稍大；而在后一在網(wǎng)絡默認參數(shù)設置下，100節(jié)點網(wǎng)絡的“WLAN時延”平均為0.0045秒；而50節(jié)點網(wǎng)絡DSR（DynamicRoutingProtocol，動態(tài)源路由協(xié)議）協(xié)議是一個典型的按臨時按序路由算法TORA是一種源初始化按需路由選擇協(xié)議，它采用鏈路反轉（LR，LinkReversal）的分布式算法，具有TORA的關鍵思想是將拓撲變化引發(fā)的控制信息的傳播范圍限制在網(wǎng)絡拓撲結構變化TORA需要全局同步時鐘的支持，而且具有潛在的震蕩可能。TORA協(xié)議通過構造一個4.3.3DSR路由協(xié)議與的TORA路由協(xié)議的比較高是是否否否否是是否否l通過使用位置信息減少路由請求消息的洪泛，如Young-BaeKo于1998年提出的l當鏈路出錯時，出錯點的中間節(jié)點可以從自己的路由列表中選出另一個5.總結與展望改進。本文通過在OPNET網(wǎng)絡模擬器的平臺上，比較詳細地分析了移動自組織網(wǎng)絡不同路l研究了計算機仿真的一般方法和過程，對當前流行的網(wǎng)絡仿真軟件OPNl利用OPNET設計網(wǎng)絡仿真場景，構建仿真環(huán)境，從定量角度對兩在未來戰(zhàn)場上，AdHoc網(wǎng)絡對于高技術武器裝備、集中指揮、協(xié)同作戰(zhàn)和提高作戰(zhàn)機動性MANET仿真技術也仍然需要進一步提高仿真的性能(包括支持的網(wǎng)絡規(guī)模和運算速度),總之，MANET網(wǎng)絡的研究是一個比較復雜的問題，真正實現(xiàn)令人滿意的MANET網(wǎng)絡產品還需要長時間的探索和研究。但隨著網(wǎng)絡技術和無線技術的不斷發(fā)展，可以預期[5]Sung-Ju,MarioGerla,Chai-KeongToh《AsprotocolsforMobileAdhoc[6]davidB.Johnson,DavidA.Maltz《DSRrouting》[8]王明明《MANET路由協(xié)議比較研究[10]穆剛《移動自組織網(wǎng)絡路由協(xié)議的研[12]鄭相全《無線自組網(wǎng)技術使用教程》[15]王文博《OPNETModeler與網(wǎng)絡TheProtocolAnalysisandNetworkSimulationofTable-DrivenRoutingProtocolsforAdHocBeijingUniversityofPostsandTelecommunications,HaidianDistrict,Beijing(100876)ThemobileAdhocnetwork(MANET)isatemporaryninterfaces.Itoperateswithoutanyaidofthepreexistinginfbothterminalandrouter