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调查性能的路由协议在移动Ad Hoc网络使用量化指标

t . Jagadeepak1 b博士Prabhakara Rao2 b a s鲁Devi3
  1. PG学生,部门的ECE、UCEK JNTU,卡基纳达,印度安得拉邦
  2. 教授,ECE称,UCEK JNTU,卡基纳达,印度安得拉邦
  3. 研究学者,CSE系、UCEK JNTU,卡基纳达,印度安得拉邦
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文摘

移动ad hoc网络是无线移动节点的集合,能够彼此交换信息动态而不需要任何固定的基础设施。为了这些移动节点之间传输数据,采用路由的过程,这使得使用路由协议为了选择一个路径移动节点网络,通过该数据包被发送。由于移动ad hoc网络的动态特性,移动节点之间的链接设置打破最频繁,因此路由协议必须足够有效处理这种情况,应该在各个方面提供更好的性能。在这篇文章中,三个AODV路由协议的性能,使用网络Simulator-2 DSDV和安全域分析。评估他们的表现用定量指标——包交货率,平均端到端延迟,归一化路由负载通过不同节点密度和节点移动性和抖动。路由协议的仿真结果给出了更好的性能在不同的场景。





关键字
AODV、DSDV、域、移动ad hoc网络,网络模拟器,归一化路由负载,包交货率、路由协议。

介绍
在过去的几年里,无线通信技术已成为一个新兴领域的大范围的研究经历了快速进步导致移动Ad Hoc网络(manet)。移动Ad hoc网络(MANET)是一种动态的无线移动节点集合网络没有固定的基础设施或任何中央政府的支持。自移动ad hoc网络拓扑变化频繁,移动节点必须能够自组织和自配置。这些移动节点的能力自我配置使得它们更适合迫切需要网络连接,有大量的应用程序。这种移动ad hoc网络基本上是点对点种移动无线网络[1],信息数据包转发的方式从源传输到任意目的地,通过中间节点。因此在manet中,每个节点必须能够作为主机和路由器来找出最优路径转发数据包[2]。
路由被认为是基本的网络由于其动态拓扑和频繁路径断裂。大量的路由协议至今已提出了克服这一问题。一个路由协议指定节点相互通信,如何传播信息,使他们能够选择移动节点之间的路由。路由协议应该足够能够提供最低的路线收购延迟,产生最小的控制开销,快速的路线重新配置,无路由循环路由,应该可伸缩的[3]。除了这些,它的任务是快速交付数据包的路由协议与较低的下降率。为了使网络更可靠和有更好的表现,路由协议应该足够有效的提供更好的性能在所有的指标。本文的主要目的是研究在移动ad hoc网络路由协议的性能对不同的指标。
本文的其余部分组织如下:第二节处理相关工作。第三节将简要概述在manet路由协议和第四节简要描述的模拟策略和模拟参数与性能指标被认为是在这个仿真。第五节提供了仿真结果和简要分析路由协议的性能。第六节总结本文。

相关工作
移动ad hoc网络已经成为一个新兴的行业,在过去的几年里。正在进行大量的研究在该领域和许多路由协议提出了马奈和实现。所有这些协议都有自己的优点和缺点在某些情况下。大量的仿真研究进行了论文[4],[5],[6]审查的定性和定量属性不同的路由协议。基于各种观测[7],[8],[9]路由协议必须处理的局限性如错误率高、可伸缩性、多播、节点合作,必须安全、节能。

在manet路由协议
在manet路由通信的协议是必要的为了目标有效和及时的交付信息。一个高效的路由算法应该能够提供显著的好处在临时网络,包括更高的吞吐量,降低平均端到端延迟,更少的数据包数量下降,通常一个改善网络性能[10]。许多路由协议至今已提出了这样的网络。
路由协议的分类:
最可用的路由协议,基于拓扑结构的路由协议主要分为三类——主动路由协议、反应式路由协议和混合路由协议。
1)主动路由协议:主动表驱动路由协议是协议。这些协议在有线网络类似。主动路由协议中,每个节点维护一个或多个路由表包含最近的道路网络中所有节点。各种积极的协议不同的方式在交换网络的拓扑变化的信息。这些主动路由协议存在一些差别取决于正在更新路由信息的路由表。因为需要维护节点条目中的每个节点网络,他们不适合大型网络。这产生的开销消耗更多的带宽在较大的网络降低了网络的性能。这些路由协议DSDV、OLSR。
2)活性的路由协议:反应式路由协议被称为按需路由协议。他们不维护任何路由信息和不断地更新自己的路由表的最新路由拓扑。这些协议尝试建立连接来传输数据包只在需要时(按需)。他们产生较小的通信开销而主动路由协议。他们通常洪水路由请求数据包通过网络为了在需要的时候发现一个路线,和目标响应与请求的答复。因此建立一个链接源和目的地之间。的例子反应AODV路由协议,安全域。
3)混合路由协议:有主动和被动路由协议之间的权衡。主动路由协议拥有庞大的开销和延迟,而被动路由协议开销和延迟更少。它继承了主动和被动路由协议的优点,这是两者的结合的协议。它使用反应性路由协议的路由发现机制和表维护机制,主动路由协议以避免在网络开销和延迟问题。混合路由协议是适合大型网络存在大量的节点。在大型网络中,网络是分为不同的区域,区域内路由是由使用积极的方法和路由外区是由活性的方法。这种网络的例子有托,ZRP。
b .路由协议的概述:
可用的各种路由协议,三个路由协议DSDV, AODV和安全域被认为是为了检查他们的表现在不同的量化指标。
1)目的地测序距离矢量协议(DSDV): DSDV敌手是一个主动的距离向量路由协议中,每个节点广播路由定期更新。除了周期性路由信息的传播,他们也立即播放如果有任何拓扑的变化。路由更新信息可能是定期或事件驱动。在DSDV,每个移动节点网络维护路由表代表网络中的其他节点信息由每个目的地的跳数。每个条目是标有序号指定目的地。这些序列号帮助移动节点利用最近朝着目的地,避免路由迴圈的形成。在DSDV路由信息分发节点之间通过发送完整的转储很少和更小的增量更新更加频繁,为了减少由于这些数据包生成的交通。完整的转储传播没有节点的运动发生时相对很少。增量更新时可能更合适的网络是相对稳定的,这样可以避免额外的流量。每一个路由更新包也由发射机分配序列号。 New route broadcasts contain the address of the destination, the number of hops to reach the destination, the sequence number of the information received regarding the destination, as well as a new sequence number unique to broadcast. DSDV performs better when the size of the network is small.
2)动态源路由(域):安全域被认为是最纯粹的按需路由协议之一。MANET中域允许节点动态源路由发现跨多个网络跳任何目的地。在这个协议中,移动节点需要维护路由缓存或已知的路线。路由缓存更新任何新路线时,以一个特定的路由缓存条目。
在安全域路由是使用两个阶段——路由发现和路由维护[11]。当源节点要发送一个数据包到目的地,它首先咨询其路由缓存来确定它是否已经知道路由到目的地。如果已经有一个条目,目的地,发送数据包的源使用。如果没有,它启动一个广播路由请求。这个请求包括目的地址,源地址,和一个独特的识别号码。每个中间节点检查是否知道目的地。如果中间节点不知道目的地,再将数据包转发,最终到达目的地。一个节点处理路由请求包只有在此前并没有处理的包和它的地址不存在路由数据包的记录。生成一个节点回复的目的地或任何中间节点当它知道如何到达目的地。
一旦发现路由到目的地,下一步是将数据包通过这条道路。如果任何中间节点远离道路,源节点重新发起路由发现过程。航线维修完成通过使用路由错误数据包和确认。路线错误数据包时生成一个致命的传播问题发生。路线错误接收到数据包时,错误的跳从节点路由缓存中删除所有包含跳路线被截断。除了路线错误消息,确认用于验证路线的正确操作链接。这些包括被动确认,移动节点能够听到下一跳转发数据包沿着路线。
3)临时按需路由协议(AODV): AODV路由协议DSDV的基本上是一个组合和动态安全域[12]。它基本采用按需路由发现机制和维护安全域,并使用跳跳路由,序列号从DSDV和周期性信标。AODV最小化所需的广播只通过创建路线的数量随需应变的基础上,而不是保持像DSDV路由的完整列表。尽管节点维护路由信息,AODV是被动路由协议以来没有出现在选定的节点路径不维护路由信息或参与路由表交流。在路由发现阶段,当任何源节点想要发送一个数据包的目的地,它广播一个路由请求包(RREQ)。邻近的节点广播数据包转向他们的邻居和这个流程将继续,直到数据包到达目的地。在转发路由请求的过程中,中间节点记录的邻居的地址收到广播包的第一个副本。这个记录存储在他们的路由表,这有助于建立一个反向路径。如果额外的副本同样RREQ以后收到,这些数据包被丢弃。使用反向路径发送应答。
路由维护,当一个源节点移动时,它可以re-initiate路由发现过程。如果任何中间节点移动在一个特定的路线,漂流的邻居节点可以检测到连接并发送一个链接失败通知上游邻居。这一过程持续进行直到失败通知到达源节点。根据接收到的信息,源可能决定re-initiate路由发现阶段。
图2显示了一个路由请求包时播放一个源节点(S1)想要设置一个路径与目标节点(S7)。源节点广播路由请求包所有相邻节点进一步转移他们邻国一跳距离,直到它到达目的地如图所示。图3显示了目标节点响应反向路径的请求包发送应答。AODV只支持uni-cast路由。,only one route at a time can exist to a given destination.

仿真策略
模拟环境:
摘要路由协议DSDV,性能的安全域和AODV等性能指标包交货率,平均端到端延迟,归一化路由负载,抖动,包下降等,评估网络模拟器- 2 (NS-2)在Linux平台。NS-2是一个离散事件仿真器针对网络研究。它开始作为一个真正的网络模拟器,是进化的一部分通过持续合作在加州大学伯克利分校和酿造项目[13]。它由包的工具来模拟各种网络的行为。
b模拟参数:
参数设置进行了模拟列于表1。
c .性能指标:
为了评估一个路由协议的性能,各种性能或定量指标[14]。在这些指标,包交货率、平均端到端延迟,归一化路由负载和抖动被选择为了评估AODV路由协议的性能,DSDV和安全域而不同节点密度和节点移动性。
1)包交货率:包交货率之间的比率是数据包的总数成功交付产生的数据包的总数。该指标用于评价路由协议的可靠性和交付数据包在不同条件下的能力。高包交货率需要在任何网络。
图像
2)平均端到端延迟:平均时间采取的数据包到达目的地。它还包括路由发现过程造成的延迟和数据包的排队延迟传输延迟等。因此,衡量一个协议如何适应网络中各种约束。只有正确的数据包交付。
图像
3)归一化路由负载:归一化路由负载路由数据包的总数的比值送到数据包交付的数量。该指标用于评估网络的可扩展性。
图像
4)抖动:抖动是数据包之间的时间到来的变化,造成网络拥塞、时间漂移,或者路线变化[15]。网络常延迟没有变化(或抖动)。因此抖动应该最小的路由协议表现的更好。

结果分析
为了评价三位著名的AODV路由协议的性能,DSDV和安全域,在性能指标包交货率,平均端到端延迟,归一化路由负载和抖动;选择不同的场景,不同的节点密度和节点移动性。这种变化在三种形式的总结如下:
a .协议基于不同的性能指标通过改变节点密度保持节点速度不变:
在本节中,AODV的性能、DSDV和安全域分析在不同性能指标通过改变节点密度从50到150节点步骤25节点同时保持节点速度常数(10 m / s)。
1)包交货率(PDR): AODV包交付率比安全域和DSDV。虽然安全域表现良好时,节点密度不太常节点速度,其性能逐渐降低比AODV更高的节点密度情况下随着被删除的数据包数量的增加自生成的控制开销和节点密度增加。因此包交货率的动态安全域波动随着节点密度的增加;而AODV的性能逐渐提高。DSDV的性能水平。
2)平均端到端延迟(速度):平均端到端延迟DSDV是一致的和方法几乎为零的节点密度增加。这是因为,DSDV是一种主动的协议所有路由信息已经存储在路由表,不需要发现路线每次AODV和安全域。AODV的性能变得更好和平均速度变得几乎为零随着节点密度的增加虽然有点高于DSDV当节点的数量更少。域的性能降低,随节点的数量。
3)归一化路由负载(海军):规范化在DSDV路由负载逐渐高于AODV和安全域,因为很多路由信息交换节点为了维持DSDV路由表中。尽管规范化的域比AODV路由负载较小的节点密度较低的情况下,其性能波动随着节点密度的增加。AODV的表现有点比DSDV和安全域随着节点密度的增加。
4)抖动:AODV给更好的抖动性能的降低一直随着网络中节点的数量的增加。抖动或数据包到达时间的变化是一些高安全域与AODV当节点密度减少,它随节点数随着节点密度的增加。DSDV滞后于其他的性能。AODV优于安全域和DSDV当节点密度增加。
b协议基于不同的性能指标通过改变节点流动保持节点密度不变:
在本节中,AODV的性能、DSDV和安全域分析在不同性能指标通过改变节点移动性从10到50 m / s的步骤10 m / s,同时保持节点密度恒定(50个节点)。
1)包交货率(PDR):包交货率几乎相同的AODV和安全域,当网络中移动节点少,因为数据路径保持一致。但当节点的移动性会增加,AODV优于域显示其可伸缩性拓扑变化。DSDV的性能远低于AODV和安全域节点移动性越来越与节点移动性增加变得更糟。
2)平均端到端延迟(速度):平均端到端延迟较高安全域AODV和DSDV紧随其后。为其增加了延迟的原因是它的按需路由自然来源。因此,平均end-toend延迟增加更快与节点密度的增加。DSDV最低和最稳定的平均endto——延迟几乎可以忽略不计。与节点移动性增加AODV的性能变得更好显示了图逐渐衰减。在这种情况下,DSDV执行比ADOV和安全域。
3)归一化路由负载(海军):所有三个路由协议提供最佳性能当节点的移动性更少。但随着流动性的增加,比其他人DSDV显示性能下降,随节点移动性。尽管AODV和安全域执行同样少移动时,由AODV路由负载生成较小的域节点移动性增加。因此AODV不如DSDV路由负载和更一致的正常化和安全域。
4)抖动:抖动是几乎相同,大约0 AODV和安全域虽然节点流动变化。在这两个AODV显示性能略优于用极小的差异随着节点移动性增加安全域。尽管DSDV有点接近AODV的性能和安全域在流动性较低的情况下,它的抖动最终节点移动性增加而增加。这是因为网络拓扑的频繁变化由于节点的增加流动性。
c协议基于不同的性能指标通过不同节点移动性和节点密度
在本节中,路由协议AODV的性能、DSDV和安全域选择的量化指标,分析了不同节点的密度从50到100节点步骤25节点和节点移动从10到50 m / s的步骤10 m / s。
1)包交货率(PDR):
这三个图表显示,AODV优于安全域和DSDV包交货率当网络变得更加紧张。虽然安全域显示有些平等性能与AODV在较小的节点数量较低的流动性,其性能退化随着节点密度的增加与增加流动性。包交付DSDV比AODV和安全域相比非常少由于其积极的自然。
2)平均端到端延迟(速度):平均eng-to-end延迟域逐渐增加,变得不稳定随着节点密度随着节点移动性的增加,因为它传输数据每次点播不维护任何路由表。因为所有的路由信息可与DSDV路由协议,其提供数据包以最小的可能的延误。AODV还显示一致的性能和它的性能会更好当节点密度和流动性增加。尽管AODV的端到端延迟有点高于DSDV节点密度较小,其性能成为DSDV几乎一样。
尽管规范化路由负载时几乎等于对AODV和安全域节点移动性与不同的节点数量少,安全域生成更多的路由负载随着网络的流动性增加。然而,规范化对AODV路由负载变得更加稳定当节点密度和流动性增加。随着网络变得高流动性大,由DSDV路由负载生成变化以更高的利率。
抖动是最低如果网络中延迟是恒定的。AODV最小和一致的抖动而DSDV和安全域。抖动DSDV变得最不一致当节点移动性变得多样。安全域表现良好,当网络中节点的数量虽然少移动节点的增加。但随着节点的密度增加,其性能逐渐退化没有发生在AODV的案例。AODV优于安全域和DSDV最一致的和更少的抖动。

结论
协议的评估是通过不同节点密度和节点移动性。从评价,它可以很容易地确定DSDV执行更好的网络的节点数量有限的流动性较低。但随着网络中节点密度增加而增加节点移动性,活性比DSDV协议AODV和安全域执行。这两个反应的路由协议AODV优于域随着网络变得更加紧张。由于域协议使用源路由机制,路由负载逐渐增加,拓扑变化频繁。在分析各种结果,AODV具有更好的包交货率与最低抖动。DSDV比其他协议有较低的平均端到端延迟。尽管DSDV低延迟,AODV密切遵循一致的性能。因此,在结果分析的基础上,得出AODV显示了一个相对更好的性能比其他类型的协议。因此实时交通AODV是首选域和DSDV。

表乍一看
表的图标
表1

数据乍一看
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图6 图7 图8 图9 图10
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图11 图12 图13 图14 图15
图1 图5
图18 图21

引用