移动自组织网络中路由协议的性能比较分析

Shivakumara S Sasanura¹以及B Sreenivas教授²

欧洲经委会系工学硕士。，T John Institute of Technology, VTU University, Bangalore, India
印度班加罗尔VTU大学约翰理工学院欧洲经委会系教授

摘要

路由是自组织网络中的一个重要问题和挑战。为了提高路由的性能和可靠性，人们提出了许多路由协议。本文描述了自组织路由的特点协议基于低移动性和低流量网络以及高移动性和高流量网络下的数据包交付分数、平均延迟、归一化路由负载、吞吐量和抖动等性能指标的Ad-hoc按需距离向量路由(AODV)、时间有序路由算法(TORA)、目的地有序距离向量路由(DSDV)。结果表明，AODV在低流量下吞吐量最大，DSDV在高流量下吞吐量最大。随着网络的密集，DSDV在吞吐量方面优于AODV和TORA。在密集网络中，TORA协议的包传递率较好，但同时在两种网络中，TORA协议的归一化路由负载是最大的。在低流量和高流量情况下，DSDV的归一化路由负载最小。

关键字

MANET, AODV, TORA, DSDV，路由

我的介绍。

无线网络的历史始于20世纪70年代，此后人们对无线网络的兴趣一直在增长。移动自组织网络(MANET)中的通信是利用多跳路径进行的。MANET中的节点共享无线介质，网络的拓扑结构呈不规则动态变化。在MANET中，由于节点可以自由移动到任何地方，通信链路中断是非常频繁的。节点的密度和节点的数量取决于我们使用MANET[1]的应用程序。

ad hoc网络通常被认为是具有节点的网络，与有线网络相比，节点是相对可移动的。因此，网络的拓扑结构更加动态，变化往往是不可预测的，而互联网是有线网络。这一事实产生了许多具有挑战性的研究问题，因为由于带宽、电池电量和延迟等不同的资源，路由应该如何发生的目标往往不清楚。

路由协议是一个具有挑战性和有趣的研究领域。MANET路由协议有不同的类别，例如主动、无功、面向流、自适应、混合、分层、地理、功率感知、组播和许多其他路由协议。每个类别包含根据特定的域需求开发的不同路由协议。主动协议、响应协议和混合协议由于其算法实现和应用支持而具有重要意义。

2相关工作

在以前的文献中，各种协议已经使用不同的参数进行了比较。在[2]中比较了两种反应性协议。在[3]Ad-Hoc按需距离矢量路由(AODV)中，动态源路由(DSR)和时序有序路由算法(TORA)协议使用数据包传递分数和端到端延迟进行了比较。在[4]中比较了主动和响应式协议。在[5]AODV中，DSR和优化链路状态路由(OLSR)从数据包延迟、网络负载和吞吐量方面进行了比较。在[6]AODV中，DSR、DSDV (Destination Sequenced Distance-Vector)和TORA根据传输的包数、丢失的包数、比特率和包延迟进行了比较。在[7]OLSR中，AODV和TORA通过分组交付比、端到端延迟和路由过载进行比较。在以前的工作中，没有根据比较的结果确定这些协议可以以最佳方式使用的应用程序。在本文的工作中，选取了三种常用的协议，即临时按需距离向量路由(AODV)、时间有序路由算法(TORA)和目的地有序距离向量路由(DSDV)，并进行了比较。比较使用了5个参数，即吞吐量、平均端到端延迟、平均包抖动、标准化路由负载、路由开销和包传递分数。 The most efficient routing protocol to be used for different applications has been identified based upon the results of the comparison.

3路由协议

A. Ad-Hoc按需距离向量路由(AODV)

AODV使用不同的消息来发现和维护链接。在路由发现中，一个节点广播一个路由请求(RREQ)到网络中的所有节点，直到到达目的地，或者发现另一个节点具有与目的地相关的有效路由条目，其关联序号至少与RREQ中包含的相同。然后一个路由应答(RREP)被发送回源，发现的路由是可用的。在路由维护中，当节点检测到到邻居节点的路由无效时，会删除路由项，并向使用该路由的活动邻居发送路由错误(route Error, RERR)消息。在接收RERR消息的节点上重复此过程。

B.临时有序路由算法协议(TORA)

它是一种基于链路反转概念的分布式路由算法。TORA的主要特点是控制消息在拓扑变化发生附近被本地化到一个非常小的节点集。该协议有三个基本功能:路由创建、路由维护和路由擦除。TORA中的路由创建使用QRY和UDP包。路由创建算法首先将目的节点的高度设置为0，所有其他节点的高度设置为NULL。源广播一个包含目的节点id的QRY包。具有非null高度的节点响应一个包含其高度的UDP数据包。接收UDP报文的节点设置其高度被认为是上游节点，高度较低的下游节点被认为是阳极节点。以这种方式，一个有向压克力图被构造从源到目的地。路由在TORA上的后续形成是通过从源端传递请求和从目的端接收应答来完成的。 During the route creation and maintenance phases, nodes use a height metric to establish a directed acyclic graph (DAG) rooted at destination. During the times of mobility the DAG is broken and the route maintenance unit comes into picture to re-establish a DAG routed at the destination.

C.目的地序列距离向量路由(DSDV)

DSDV也是单播、表驱动、主动的MANET路由协议，基于Bellman Ford算法，改进了路由机制以获得良好的性能。它是对adhoc网络中距离矢量路由的一种改进。DSDV基本上是一个距离矢量，只是做了一些调整，使其更适合于ad-hoc网络。这些调整包括触发的更新，这些更新将在宽类型转换之间的时间内处理拓扑变化。每个节点由转发包和发布包(增量路由包)两个路由表组成，以获取即将到来的路由信息。DSDV路由表项包含下一跳目的地址、目的路由路径的完整开销度量和序列号等信息。Destination在DSDV中创建一个序列号，用于区分旧路由和新路由，以避免循环。

四、绩效评价

在本文中，我们使用网络模拟器来评估协议的以下性能指标。

A.平均端到端延迟

该指标表示平均端到端延迟。它表示数据包从源传输到目的地的应用层所需的时间。

B.分组投递比

报文传递比是指目的端收到的报文数除以源端应用层(即CBR源)产生的报文数。

C.归一化路由负载

定义为在目的发送的每个数据包所传输的路由包数。路由的每一跳传输都被视为一次传输。

d .吞吐量

它是发送方到达接收方的数据总量与接收方接收到最后一个数据包所需时间的比值。

E.包抖动

它是接收数据包延迟的变化。在发送方，它们的间隔是均匀的，但由于交通阻塞、不适当的排队或配置错误，它们的间隔是不相等的。

五、仿真结果

为了比较这三种协议的性能，我们采用了两种场景。第一个场景是低机动性和低流量，第二个场景是高机动性和高流量。观察表1和表2可以发现，AODV在低流量下吞吐量最大，DSDV在高流量下吞吐量最大。随着网络的密集，DSDV在吞吐量方面比AODV和TORA表现得更好。在密集网络中，TORA协议的包传递率较好，但同时在两种网络中，TORA协议的归一化路由负载是最大的。在低流量和高流量情况下，DSDV的归一化路由负载最小。在两个网络中，DSDV的抖动和平均时延最小。

六、结论及未来工作

语音和视频会议等应用程序需要更多的BW，因此在这种情况下可以使用DSDV。视频电话、网页游戏等应用。需要高吞吐量，因此在这种情况下，AODV可以在低移动性和低流量下使用，DSDV可以在高移动性和高流量下使用。在紧急情况和军事行动时，用户和网络节点的流动性很高。除了本文的工作外，我们还观察到随着迁移率的增加，OLSR、DSR和DSDV的吞吐量也有所改善。因此，这三种协议可用于应急和军事应用。

表格一览


表1	表2

数字一览


图1	图2

参考文献

Mohitkumar和Rashmi Mishra, MANET的历史、挑战和应用概述，印度计算机科学与工程杂志(IJCSE)， Vol. 3(1)， 2012年3月。

HerminderS。王志伟，王志伟，基于群迁移模型的MAENET无功路由协议性能评估，计算机工程学报，vol.7, no . 3, 2010年5月，第10页。

AnujK。Gupta, Dr. Harsh Sadawarti和Dr. Anil k -性能分析的AODV, DSR和TORA路由协议，IACSITInternational工程技术杂志，Vol.2(2)， 2010年4月。

C. Mbarushimana, A.Shahrabi，移动ad - hoc网络中响应式和主动路由协议性能的比较研究，高级信息网络与应用研讨会，第2卷，2003年5月，第679-684页。

阿里和阿里?AODV, DSR和OLSR在MANET中的性能分析，硕士论文，电气工程，论文。: mee 2009年10:04。

Saurabhmittal, AODV, DSR, DSDV和TORA路由协议的性能评估，国际多学科研究杂志第2卷第2期，2012年2月。

郭建平，王晓明，王晓明，王晓明。自组织网络中OLSR、AODV和TORA路由协议的研究与比较，电子工程学报，2011,Vol.2(2)， 2010年4月。

多跳无线移动Ad Hoc网络中的按需路由?2001年5月。

C.E.Perkins和E.M.Royer, Ad-Hoc On DemandDistance Vector Routing，第二届IEEE移动计算系统和应用研讨会论文集，1999年2月，第90-100页。

Md. GolamKaosar, Hafiz M. Asif, Tarek R. Sheltami, Ashraf S.Hasan Mahmoud，基于仿真的MANET随需应变路由协议的比较研究，国际无线网络与移动计算会议，第1卷，2005年12月，201 - 206页。

D.约翰逊和D.马尔茨。自组织无线网络中的动态源路由，1996。

帕金斯，查尔斯E.和Bhagwat, Pravin，移动计算机的高动态目的地序列距离向量路由(DSDV) ?, 1994年。

T. Clausen和P. jaccquet，优化链路状态路由(OLSR)协议?RFC 3626, IETF网络组，2003年10月。

Jan Schaumann，区域路由协议分析2002年12月。

Z. J. Hass和M. R. Pearlman，区域路由协议(ZRP)， Internet草案可在www.ietf.org上获得，1997年11月。

V. Park和S. Corson，时间有序路由算法(TORA)版本1，功能规范，IETF Internet草案，1998年12月。

Josh Uroch, David Johnson和David Maltz，移动自组织网络的动态源路由协议，IETF InternetDraft, 1998。

Asarali和Zeeshanakhbar，无线传感器网络监测应用的AODV和DSR路由协议的评估?，硕士论文，电气工程，2009年10月。

SubirKumarSarkar, T. G. Basavaraju和C. Puttamadappa, Ad Hoc移动无线网络:原理，协议和应用。1、。奥尔巴赫出版，2008年。

传记

Shivakumara S Sasanura是印度班加罗尔约翰理工学院M. Tech的最后一届学生。他于2012年获得印度图姆库尔Shridevi工程技术学院的工程学位。主要研究方向为计算机通信网络和数字电子学。

斯瑞尼瓦斯先生获得迈索尔大学电子与通信硕士学位。他曾在MS Ramaiah Institute of Technology (MSRIT)担任电子与通信系教授30年。他拥有丰富的教学经验，曾教授过电子电路、模拟和数字电路、脉冲和数字电路、控制系统、电视系统等各种学科。他曾担任贝尔高姆Visweswaraya理工大学的考官委员会和考试副主任。目前，他在班加罗尔的T.John理工学院(TJIT)担任电子与通信系教授。他在MSRIT和TJIT指导了大量的BE和M技术项目。