关键字 |
| 移动，(DSR, DSDV。AODV)路由协议，无线。网络模拟器(NS-2)。 |
介绍 |
| 移动自组织网络(manet)作为移动移动的一个重要领域正在迅速发展。manet是一种基础设施较少的无线网络，其中有几个路由器可以任意自由移动，并可以以相同的方式进行自我管理。如图(1)所示的manet具有网络拓扑变化非常迅速和不可预测的特征，其中许多移动节点进出无线网络，没有任何路由器和主机移动的固定接入点，因此拓扑是动态的。 |
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| 它必须相互连接，并且可以通过无线链路有多个跳点;此外，连接到互联网的点也可能会改变。如果移动节点之间在通信范围内，源节点可以向目的节点发送消息，否则可以通过中间节点发送消息。目前移动自组织网络在移动无线网络中运行稳健高效，因为它可以将路由功能包含到移动节点中，而不仅仅是移动主机，还可以减少路由开销，为其他节点节省能源。因此，当基础设施不可用、不切实际或昂贵时，manet非常有用，因为它可以快速部署，无需事先规划或任何现有基础设施。大多数移动自组织网络用于军事通信，由士兵，飞机，坦克等，操作，自动化战场，紧急管理团队进行救援，搜索，消防队员或警察，以及在地震，洪水，火灾等情况下更换固定基础设施，更快地访问关于记录，状态，从医院数据库诊断的患者数据，天气遥感器，个人区域网络，出租车网络，体育场馆，移动办公室，游艇，小型飞机、任何地方的电子支付、投票系统、车辆计算、设置虚拟教室的教育系统、会议室、会议、点对点文件共享系统、多用户协作游戏。移动自组织网络的主要挑战是移动节点频繁移动的数据包路由，还有像电源和存储这样的资源问题，还有无线通信问题。由于移动自组织网络是由经常移动的无线主机组成的。主机移动导致路由变化。 In this paper we have used routing protocols from reactive, proactive and hybrid categories to make comparison. |
ad-hoc路由的理想属性 |
| 协议:在Ad-Hoc路由协议中需要的属性是 |
| 分布式操作:协议应该是分布式的。它不应该依赖于一个集中控制节点。即使是静止网络也是如此。不同之处在于，自组织网络中的节点可以很容易地进入或离开网络，而且由于移动性，网络可以被分割。 |
| 无循环:为了提高整体性能，路由协议应该保证提供的路由是无循环的。这避免了任何带宽或CPU消耗的浪费。 |
| 基于需求的操作:为了最小化网络中的控制开销，从而不浪费网络资源，协议应该是响应式的。这意味着协议应该只在需要时做出反应，并且协议不应该定期广播控制信息。 |
| 支持单向链路:无线环境会导致单向链路的形成。利用这些链路而不仅仅是双向链路可以提高路由协议的性能。 |
| 安全性:无线电环境特别容易受到模拟攻击，因此为了确保路由协议的行为符合要求，我们需要某种安全措施。身份验证和加密是可行的方法，这里的问题在于在自组织网络中的节点之间分配密钥。 |
| 省电:ad-hoc网络中的节点可以是笔记本电脑和PDA之类的瘦客户机，它们的电池电量有限，因此使用一些待机模式来省电。因此，路由协议支持这些休眠模式是非常重要的。 |
| 多路由:为了减少对拓扑变化和拥塞的反应次数，可以使用多路由。如果一条路由失效，另一条存储的路由可能仍然有效，从而避免路由协议发起另一个路由发现过程。 |
| 服务质量支持:必须将某种类型的服务质量合并到路由协议中。这有助于找到这些网络的用途。例如，它可以是实时流量支持。应该注意的是，所有提议的协议都不具备所有这些属性，但有必要记住，这些协议仍在开发中，可能会扩展更多的功能。 |
路由协议分类 |
| 路由协议根据其属性被分为不同的类别。 |
| •集中式vs分布式 |
| •静态vs自适应 |
| •被动vs主动 |
| 在集中式算法中，所有的路由选择都在中心节点进行，而在分布式算法中，路由的计算在网络节点之间共享。 |
| 路由协议的另一种分类与它们是否改变路由以响应流量输入模式有关。在静态算法中，源目的对所使用的路由是固定的，不受流量状况的影响。它只能在响应节点或链路故障时更改。这种算法在各种各样的流量输入模式下无法实现高吞吐量。大多数主要的包网络使用某种形式的自适应路由，其中用于在源-目的地对之间路由的路由可能会因拥塞而改变。主动协议不断地评估网络中的路由，因此当一个数据包需要转发时，路由是已知的，可以立即使用。响应式协议只在需要时调用路由确定过程。 |
| 表驱动协议:表驱动协议维护网络[6]中每个节点的一致且最新的路由信息。这些协议要求每个节点存储它们的路由信息，当网络拓扑发生变化时，必须在整个网络中进行更新。一些现有的表驱动协议是这样的 |
| •目标序列距离矢量路由(DSDV) |
| 无线路由协议(WRP) |
| •鱼眼状态路由协议(FSR) |
| •优化链路状态路由协议(OLSR) |
| 集群网关交换机路由协议(CGSR) |
| 基于反向路径转发(TBRPF)的拓扑传播 |
| 按需路由协议:在按需路由协议中，路由是根据需要创建的。当一个源想要发送到目的地时，它调用路由发现机制来找到到达目的地的路径。一旦建立了路由，就会一直维护它，直到目的地变得不可访问(沿着来自源的每条路径)，或者直到路由不再使用，或者过期。 |
| 随需应变驱动协议的不同类型有: |
| •目的地序列距离向量路由(DSDV) |
| •临时按需距离向量(AODV) |
| 动态源路由协议(DSR) |
| •时间顺序路由算法(TORA) |
| •基于关联的路由(ABR) |
| 近年来，针对这种环境开发了各种新的路由协议。我们将通过研究常见的响应式路由协议DSR、DSDV和AODV，提供通过模拟收集的路由性能估计。 |
表驱动和按需路由协议的比较 |
| 表驱动的自组织路由方法类似于转发数据包的无连接方法，不考虑何时以及需要多频繁地使用这些路由。它依赖于底层路由表更新机制，该机制涉及路由信息的不断传播。然而，对于按需路由协议，情况并非如此。当使用随需应变协议的节点需要到新目的地的路由时，它将不得不等待，直到可以发现这样的路由。另一方面，由于路由信息在表驱动路由协议中不断地传播和维护，所以无论是否需要，到ad hoc网络中每个其他节点的路由总是可用的。这个特性虽然对数据报流量很有用，但会导致大量的信令流量和功耗。由于带宽和电池功率在移动计算机中都是稀缺资源，这成为一个严重的限制。 |
| DSDV协议 |
| 目的有序距离矢量路由(DSDV)是由传统路由信息协议RIP (routing Information Protocol)发展而来的自组织网络路由。它为常规RIP的每个路由表项增加一个新的属性序号。通过添加新的序列号，移动节点可以区分旧的路由信息和新的路由信息，从而防止路由环路的形成。 |
| 报文路由和路由表管理 |
| 在DSDV中，自组织网络的每个移动节点都维护一个路由表，该表列出了所有可用的目的地、每个目的地的度量值和下一跳以及目的节点生成的序列号。通过每个移动节点中存储的路由表，数据包可以在自组织网络的节点之间传输。自组织网络的每个节点都会定期或在有重要的新信息时通过通告更新路由表，以保持路由表与动态变化的自组织网络拓扑结构的一致性。 |
| 当检测到网络拓扑结构发生变化时，每个移动节点定期或立即通过广播或组播路由表更新报文的方式发布路由信息。更新包从1开始到直接连接的节点。这表示每个接收邻居距离该节点有一个度量(跳)的距离。它不同于传统的路由算法。 |
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| 动态源路由(DSR): DSR的主要特征是使用源路由。动态源路由(DSR)是一种反应性协议，即它不使用周期性广告。它在必要时计算路由，然后维护它们。源路由是一种路由技术，其中数据包的发送方确定数据包必须通过的节点的完整序列，发送方在数据包的报头中显式地列出这条路由，通过将数据包传输到目的主机的下一个节点的地址标识每个转发“跳”。 |
| Ad Hoc demand -demand Distance Vector Routing (AODV):Ad Hoc demand -demand Distance Vector (AODV)[13]本质上是DSR和DSDV的结合。它借用了DSR的路由发现和路由维护的基本按需机制，再加上DSDV的逐跳路由、序列号和周期性信标的使用。通过避免Bellman-Ford“计数到无穷”问题，在自组织网络拓扑发生变化时提供快速收敛。本研究论文试图概述两大类移动自组织路由协议，并基于随机路点模型对两种协议进行性能比较，并对两种路由协议进行仿真，重点关注它们在动态行为方面的差异这可能会导致性能差异。 |
| 随机路径点迁移模型:随机路径点迁移模型简单，被广泛用于评估manet的性能。随机路径点移动模型包含方向和/或速度变化之间的暂停时间。一旦移动节点开始移动，它将在指定的暂停时间内停留在一个位置。在经过指定的暂停时间后，MN在模拟区域内随机选择下一个目的地，并选择均匀分布在最小速度和最大速度之间的速度，以在间隔(0,Vmax)中均匀选择的速度v运行。vmax是一个可以用来反映迁移程度的参数。然后，MN以选定的速度继续向新选择的目的地行进。一旦MN到达目的地，它就会再次停留在指定的暂停时间内，然后再重复这个过程。 |
| 网络模拟器 |
| 根据字典，模拟可以被定义为复制某物的基本特征，作为学习或训练的辅助手段。在模拟中，我们可以建立一个数学模型来再现现象、系统或过程的特征，通常使用计算机来获取信息或解决问题。目前，有许多网络模拟器可以模拟MANET。在本节中，我们将介绍最常用的模拟器。我们将比较它们的优点和缺点。 |
| 网络模拟器- NS-2 - NS-2是一个针对网络研究的离散事件模拟器。它为有线和无线网络上的TCP、路由和多播协议的模拟提供了大量支持。它由两个仿真工具组成。网络模拟器(ns)包含所有常用的IP协议。网络动画器(nam)用于可视化模拟。Ns-2完全模拟了从物理无线电传输信道到高层应用的分层网络。 |
| 在这里，我一步一步地介绍如何用一个tcl scriptssequence[1-5]在ns-2中完成一个模拟所需的所有事情: |
| 步骤1。创建模拟器的一个实例: |
| 设置ns_[新的模拟器] |
| 步骤2。通过打开文件trace_bbtr来设置跟踪支持。然后调用trace-all set tracefd [open trace_bbtr. Tr]。tr w) |
| $ns_ trace-all $tracefd |
| 步骤3。创建一个拓扑对象，在边界设置wtopo[新的拓扑图]内跟踪所有节点# |
| 步骤4。地形被分解成网格，网格分辨率默认值为1。可以将不同的值作为第三个参数传递给load_flatgrid{}。 |
| $wtopoload_flatgrid $opt(x) $opt(y) |
| 第5步。创建对象God，“God”(General Operations Director)是用于存储关于环境、网络节点状态的全局信息的对象。设置god_ [create-god $opt(nn)] |
| 步骤6。在创建节点之前，首先需要配置它们。例如，节点配置APi可以定义寻址类型(平面/分层等)。adhoc路由协议类型:链路层、MAC层、Ifq。 |
| $ns_ node-config -adhocRouting $opt (adhocRouting) \ |
| -llType $opt(ll) \ |
| -macType $opt(mac) \ |
| -ifqType $opt(ifq) \ |
| -ifqLen $opt(ifqlen) \ |
| -antType $opt(ant) \ |
| -propType $opt(prop) \ |
| -phyType $opt(netif) \ |
| -channelType $opt(chan) \ |
| -topoInstance $wtopo \ |
| -agentTrace ON \ |
| -routerTrace ON \ |
| -macTrace |
| 从 |
| 场景:对于网络流量的生成，生成的也是关于源、连接等的语句。 |
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| 本文考虑了一些具有特定值的参数。如表所示。实现不同参数的AODV、DSR和DSDV: |
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| 我们比较了AODV和DSR两种按需路由协议和一个表驱动协议DSDV。在这里，我们生成了两种不同的节点数量和节点速度变化的场景。 |
| 场景1-:DSR的包传递分数优于DSDV和AODV，但随着节点数的增加AODV的性能更好。 |
| 但在头到端时延路由的情况下，DSR的性能更好。如结果所示。 |
| 分组传递分数-: |
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| 路由开销,: |
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| 端到端延迟:: |
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| 场景2-:在包传递分数的情况下，仿真结果表明DSR较好，但端到端延迟和头顶路由的结果AODV性能较好 |
| 包分发率-: |
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| 路由伞- - -: |
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| 端到端延迟:: |
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| 包传递分数 |
| 我们注意到，对于每组连接，与DSR和DSDV相比，AODV具有更好的PDF值。这是因为在节点等待的时间内，如果当前链路中断，AODV可以找到替代路由，而DSDV在此时就变得无用了。 |
| 数据包的端到端延迟 |
| 我们注意到DSR具有比AODV更好的平均延迟，这是因为如果在当前拓扑中发生链路中断，AODV将试图从源节点和目的节点对之间的备份路由中寻找备用路径，从而导致包传递时间的额外延迟。相比之下，如果在DSR中发生链路中断，由于从源到目的的另一条路径不可用，数据包将无法到达目的地，因为我们假设在AODV中源和目的节点之间只存在奇异路径。 |
| 路由开销 |
| 我们看到，在任何暂停时间范围内，AODV比DSR和DSDV有更多的路由开销。这是由于DSDV和DSR的作用机制不同。由于AODV是一种单路径路由协议，一旦链路中断，沿着这条路由的数据包传递就会停止。但是AODV是一种多路径路由协议，如果当前路由中断，它会通过RREQ包淹没网络来搜索备用路径。因此AODV比DSDV和dsr产生更多的路由开销。 |
结论 |
| 包传递分数 |
| 我们注意到，对于每组连接，与DSR和DSDV相比，AODV具有更好的PDF值。这是因为在节点等待的时间内，如果当前链路中断，AODV可以找到替代路由，而DSDV在此时就变得无用了。 |
| 数据包的端到端延迟 |
| 我们注意到DSR具有比AODV更好的平均延迟，这是因为如果在当前拓扑中发生链路中断，AODV将试图从源节点和目的节点对之间的备份路由中寻找备用路径，从而导致包传递时间的额外延迟。相比之下，如果在DSR中发生链路中断，由于从源到目的的另一条路径不可用，数据包将无法到达目的地，因为我们假设在AODV中源和目的节点之间只存在奇异路径。 |
| 路由开销 |
| 我们看到，在任何暂停时间范围内，AODV比DSR和DSDV有更多的路由开销。这是由于DSDV和DSR的作用机制不同。由于AODV是一种单路径路由协议，一旦链路中断，沿着这条路由的数据包传递就会停止。但是AODV是一种多路径路由协议，如果电流中断，它会通过RREQ包淹没网络来搜索备用路径。因此AODV比DSDV和dsr产生更多的路由开销。 |
未来的工作 |
| 对AODV和DSDV & DSR三种路由协议进行了比较。提出在考虑相同仿真参数的情况下，对所有其他路由协议进行比较，从而对各种路由协议进行详尽的比较。 |
| 通过对路由协议组成部分的研究和分析，为通过对路由协议进行新的修改来创建更好的路由协议提供了可能 |
参考文献 |
- NS模拟器初学者由Eitanaltman和Tania Jimenez。
- ADHOC网络作者:Charles E. Perkins。
- K. AdityaReddy,T Sri Harsha“一种高效的无线移动AD Hoc网络DSDV路由协议及其性能比较”。IEEE 2005。
- 潘银飞《NS-2中路由协议性能比较设计:以AODV与DSR比较为例》。
- 网络模拟器ns-2,http://www.isi.edu/nsnam/ns/。
- V.D Park和M.S Corson， â '  3一种高自适应的移动无线分布式路由算法Networksà  .， Proc.INFOCOM'97, 1997年4月。
- C.E. Perkins和E.M. Royer， â '  - Ad-hoc按需距离向量Routingà Â，第二届IEEE移动计算系统和应用研讨会论文集，新奥尔良，LA, pp. 90-100, 1999年2月。
- Elizabeth M. Royer, Chai-KeongToh，“当前Ad Hoc移动无线网络路由协议的回顾”，IEEE个人通信，Vol. 6, No. 2, pp. 46-55, 1999年4月。http://users.ece.gatech.edu/~cktoh/royer.html.Gives ad hoc网络路由协议的回顾
- Jerry Svedlund和Johan Köpman，“无线自组织网络中的路由协议-实现研究”。乌普萨拉:乌普萨拉
- 大学。硕士论文。
- Martha Steenstrup，“通信网络中的路由”。新泽西，普伦蒂斯厅。ISBN 0-13-010752-2。Martha Steenstrup，“通信网络中的路由”。新泽西，普伦蒂斯厅。ISBN 0-13-010752-2。
- 移动自组网(MANET)， http://www.ietf.org/html.charters/manetcharter。超文本标记语言(1998-11-29)。
- 打烊。Royer和Charles E. Perkins， Ã① '  -多播操作的即需距离向量路由Algorithmà Â。
- R.Balakrishna, MANETS AODV和AOMDV的性能问题
- 移动自组网(MANET)， http://www.ietf.org/html.charters/manetcharter。超文本标记语言(1998-11-29)。
- 移动自组织网络路由ProtocolÃ，国际计算机科学与网络安全杂志(IJCSNS)， VOL.7 No.11, pp. 77-84 2007年11月。
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