基于ns的ad hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議性能分析論文

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1、基于NS的adhoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議性能分析論文摘要運(yùn)用ns-2仿真，分析了adhoc網(wǎng)絡(luò)幾種協(xié)議（DSDV、AODV、MFlood）的性能，如吞吐量、丟包、時(shí)延。結(jié)果表明DSDV、AODV的性能優(yōu)于MFlood，以及今后的改進(jìn)方向。關(guān)鍵詞adhoc網(wǎng)絡(luò)；ns-2；路由協(xié)議；性能0引言移動(dòng)自組網(wǎng)（MobileAdHocNeticSourceRouting）協(xié)議和Adhoc按需距離矢量AODV(AdhocOnDemandDistanceVector)3路由協(xié)議都屬于按需路由協(xié)議。這兩種協(xié)議DSR采用源路由,每個(gè)數(shù)據(jù)分組都攜帶從源到終點(diǎn)的完整路徑,中間節(jié)點(diǎn)不需要維持路由信息,AODV采用逐

2、跳（hop-by-hop）的方式轉(zhuǎn)發(fā)分組路由表中記錄了到目的節(jié)點(diǎn)的下一跳，不需要在報(bào)文中攜帶完整的路由消息，報(bào)文有：RREQ、RREP、RERR，HELLO。DSR協(xié)議包括路由發(fā)現(xiàn)和維護(hù)兩個(gè)過程，主要特點(diǎn)是使用了源路由機(jī)制進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā)，每個(gè)數(shù)據(jù)分組都攜帶了路徑信息，造成協(xié)議開銷較大，而且不適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)較大的自組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性不強(qiáng)。AODV也包含了路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)，采用了逐跳轉(zhuǎn)發(fā)分組方式，每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)隱式保存了路由請(qǐng)求和回答的結(jié)果，而DSR將結(jié)果顯式保存在路由請(qǐng)求和路由回答分組中。在AODV中，HELLO報(bào)文獲得鄰居節(jié)點(diǎn)的信息，RREQ報(bào)文發(fā)起路由請(qǐng)求，RREP進(jìn)行路由應(yīng)答，RERR表

3、示鏈路出現(xiàn)問題，此路不通，不支持單向信道，因?yàn)锳ODV協(xié)議基于雙向信道的假設(shè)工作，路由應(yīng)答分組直接沿著路由請(qǐng)求的反方向回到源節(jié)點(diǎn)。DSR協(xié)議和AODV協(xié)議比較適合于節(jié)點(diǎn)依靠電池供電能量受限和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的通信任務(wù)具有突發(fā)特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。1.3MFlood無線路由通訊協(xié)議（，畫出仿真曲線：xgraph,gnuplot等，方便使用者分析得到結(jié)果。ns的構(gòu)件庫(kù)是用兩種面向?qū)ο蟮恼Z言編寫的：C++和Otcl。C++是一種程序設(shè)計(jì)語言，學(xué)程序的人多知道，Otcl是MIT開發(fā)的ObjectTCL，即Tcl的面向?qū)ο蟮臄U(kuò)展，Tcl的全稱是Toolkitmandlanguage，它是一種靈活的、交互式

4、腳本語言，Otcl在Tcl中加入類、實(shí)例、繼承等面向?qū)ο蟮母拍?。ns的構(gòu)件通常作為一個(gè)C++類來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)有一個(gè)Otcl類與之對(duì)應(yīng)。構(gòu)件的主要功能在C++中實(shí)現(xiàn)，Otcl中的類則主要提供C++對(duì)象面向用戶的接口。用戶通過編寫Otcl腳本來對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行配置、組合，模擬過程，最后調(diào)用ns完成模擬。ns模擬的步驟大致如下：編寫Otcl腳本，配置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，確定拓?fù)鋱D，建立協(xié)議代理，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)事件，要傳輸?shù)奈募胣s解釋執(zhí)行腳本，分析trace文件，得出有用的數(shù)據(jù)，用工具畫出曲線圖，或用Nam工具觀看網(wǎng)絡(luò)模擬運(yùn)行過程。3仿真過程和性能分析在對(duì)Adhoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議DSDV,按需路

5、由協(xié)議AODV（按需路由以AODV為代表）和泛洪路由協(xié)議MFlood進(jìn)行模擬，進(jìn)行性能評(píng)估時(shí)，主要考慮如下性能參數(shù)：①端到端的數(shù)據(jù)吞吐量②延時(shí)③丟包率。在這個(gè)仿真過程中，建立網(wǎng)絡(luò)模型的相關(guān)參數(shù)有：50個(gè)節(jié)點(diǎn)在1000×1000的范圍運(yùn)動(dòng)，MAC層的協(xié)議是802.11，一個(gè)包最大分組是50，測(cè)試應(yīng)用層的CBR報(bào)文的傳輸，報(bào)文大小為512bytes，CBR的速率為200kbits/sec，總共模擬時(shí)間是30sec。節(jié)點(diǎn)最大移動(dòng)速度為2m/s，平均移動(dòng)速度為1m/s，節(jié)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)后不停留，節(jié)點(diǎn)0在1.4秒開始發(fā)送報(bào)文，節(jié)點(diǎn)1在5秒開始發(fā)送，節(jié)點(diǎn)2在8秒開始發(fā)送，節(jié)點(diǎn)3在10秒開始

6、發(fā)送。以0節(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象。圖表1顯示了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量和時(shí)間的關(guān)系。由于MFlood是洪泛的路由方式，一開始由于不知網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)廣播，隨著時(shí)間的推進(jìn)，路由表的滯后使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量明顯下降了。DSDV剛開始時(shí)較低，到一定的時(shí)間后，吞吐量增加和AODV的吞吐量比較接近，變化也相似。AODV因?yàn)橐M(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)，發(fā)送大量的包使得它的吞吐量一下上去了，直到建立好路由表，其變化也和DSDV接近了。圖表2顯示了時(shí)間和丟包的關(guān)系。MFlood的丟包比其它三個(gè)協(xié)議的更嚴(yán)重，這是由于它采取了洪泛廣播的方式。在這里DSDV在25秒出現(xiàn)的一個(gè)高峰，這是由于節(jié)點(diǎn)迅速移動(dòng)的結(jié)果，但從總體上說，DS

7、DV和AODV都有路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制，丟包要相對(duì)少一些。圖表1圖表2圖表3圖表3顯示了時(shí)間和時(shí)延的關(guān)系。由圖可知，DSDV在25秒也就是圖表2的丟包高峰時(shí)有個(gè)對(duì)應(yīng)的高時(shí)延，這一個(gè)時(shí)延的高峰，是發(fā)送包的節(jié)點(diǎn)增加和運(yùn)動(dòng)造成的，它必須再次啟動(dòng)路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制更新路由表。MFlood的綜合時(shí)延也比DSDV和AODV要高一些，DSR和AODV在這樣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的配置下，時(shí)延接近，幾乎為零。從圖表2和圖表3可以看出，當(dāng)DSDV由于節(jié)點(diǎn)移動(dòng)出現(xiàn)鏈路斷裂，由于靠路由表的信息會(huì)出現(xiàn)這種短