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国际电气、电子和仪器工程高级研究杂志

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在线刊号(2278-8875)印刷版(2320-3765)

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MANET中主动、响应和混合路由协议的性能比较与评价

A. Ramesh, P. SumithaBhashini博士，K. Jaya Bharathi教授
  1. 印度海得拉巴ACE工程学院CSE系副教授
  2. 印度海得拉巴ACE工程学院ECE系教授兼系主任
  3. 印度海得拉巴ACE工程学院CSE系教授兼系主任
有关文章载于Pubmed，谷歌学者

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摘要

移动自组织网络(Mobile Ad-hoc Network, MANET)是一种自组织、自配置、网络结构动态变化的多跳无线网络。这主要是由于节点的移动性。网络中的节点不仅充当主机，还充当路由器，将数据路由到网络中的其他节点。在移动自组织网络中，总是需要一个路由过程来找到一条路径，以便在源和目的之间适当地转发数据包。任何自组织网络路由协议的主要目的是满足动态变化的拓扑结构的挑战，以最小的路由开销和带宽消耗在任意两个节点之间建立正确有效的通信路径。这种路由协议的设计问题并不简单，因为自组织环境引入了固定网络中不存在的新挑战。本文从能效方面对DSDV、AODV、DSR、TORA和AOMDV等多种自组织路由协议进行了性能评价，结果表明AOMDV在能效方面优于上述所有协议。在Linux平台下使用NS-2.35网络模拟器进行仿真。用于评估的性能指标包括分组交付比、吞吐量和能耗。

关键字
AOMDV, MANET, DSDV, DSR，分组传递比，吞吐量。

I.INTRODUCTION
移动自组织网络(MANET)是一种根据需要组合起来的网络，不一定需要现有基础设施或任何其他类型的固定站的支持。这主要是由于节点的移动性。网络中的节点不仅充当主机，还充当路由器，将数据路由到网络中的其他节点。在移动自组织网络中，总是需要一个路由过程来找到一条路径，以便在源和目的之间适当地转发数据包。针对自组织网络开发了多种协议，如DSDV(目的有序距离向量)、DSR(动态源路由)、AODV(自组织随需路由)、TORA(时序有序路由算法)和AOMDV(自组织随需多路径距离向量路由)。这些协议提供了不同程度的效率。本文旨在找出一种节能的路由协议。它还旨在限制网络中移动节点的功耗，以延长网络的生存时间。本文的主要目的是分析AOMDV协议的改进方法。这可以通过测量相对于网络大小的能量，并考虑到剩余的电池电量[1]来实现。 This paper evaluates the performance of various adhoc routing protocols such as DSDV, AODV, DSR, TORA and AOMDV in terms of energy efficiency and showed that AOMDV is better in comparison with all the above protocols. The simulation is carried out using network simulator NS-2.35 under Linux platform. The performance metrics used for evaluation are packet delivery ratio, throughput, and energy consumption.

2相关工作
路由协议用于查找通信节点之间的有效路由。它们不使用任何接入点连接到其他节点[1]。它必须能够处理节点的高移动性。路由协议主要分为三类
-集中式与分布式
-静态与自适应
-被动vs主动
在集中式算法中，所有的路由选择都由一个中心节点完成，而在分布式算法中，路由的计算是由网络节点共享的。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。在自适应路由中，用于源-目的地对之间路由的路由可能会因拥塞而改变。
A.路由协议
manet中现有的路由协议可以分为三类。图1显示了分类以及一些现有MANET协议的示例。
图像
a)主动(表驱动)路由协议
在该系列协议中，节点维护一个或多个关于网络中节点的路由表。这些路由协议定期更新路由表信息，或者响应网络拓扑结构的变化。这些协议的优点是源节点不需要路由发现过程就可以找到到目的节点的路由。另一方面，这些协议的缺点是维护一致且最新的路由表需要大量的消息传递开销，这会消耗带宽和功率，并降低吞吐量，特别是在大量高节点移动性的情况下。表驱动协议有多种类型:目的有序距离向量路由(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)、基于反向路径转发的拓扑传播(TBRPF)。
b)响应式(按需)路由协议
对于这类协议，源节点初始化了路由发现机制，以便在源节点有数据包要发送时找到到目的节点的路由。当找到一条路由时，就会启动路由维护来维护这条路由，直到不再需要它或目的地不可达为止。这些协议的优点是减少了开销的消息传递。这些协议的缺点之一是发现新路由的延迟。不同类型的响应式路由协议有:动态源路由(DSR)、Ad-hoc按需距离向量路由(AODV)、Ad-hoc按需多路径距离向量路由算法(AOMDV)和时间顺序路由算法(TORA)。
c)混合路由协议
主动路由和被动路由都有各自的优缺点。在混合路由中，主动路由和被动路由方法的组合使用比单独使用两者更好。它包含了两种协议的优点。以AODV等响应式路由协议为例，通过对活动目的地的路由进行刷新，使其具有一定的主动特性，从而减少了延迟和开销，从而提高了网络和节点的性能。这些协议可以结合其他协议的功能而不损害自身的优点。混合协议的例子有Zone Routing Protocol, Hazy Sighted Link State[3]。

3性能指标
A.仿真参数
这些模拟器测量了以下值得注意的统计性能指标:
1.分组投递比
它是发送到目的地的数据包与源生成的数据包之比。
2.能量消耗这是每个节点消耗的平均能量与总能量的比率。
3.吞吐量
吞吐量度量度量网络不断向接收器提供数据的能力。吞吐量是每毫秒到达接收器的数据包数。
B.仿真环境
模拟中使用Ns-2模拟器。表1中给出的以下参数用于模拟。
图像
以下是从上述图表中观察到的情况
1.与TORA、AODV、DSR和DSDV相比，使用AOMDV的网络能耗最小。3.与TORA、AODV、DSR和DSDV相比，使用AOMDV的网络的包传递比更好

四、结果
图2显示了使用50个节点的DSDV、DSR、TORA、AODV和AOMDV的Packet delivery ratio随时间的比较。结果表明，与AODV、TORA、DSR和DSDV相比，使用AOMDV的网络的包传递比更好。与其他协议相比，TORA的包传递比较差。
图像
图3显示了使用50个节点的DSDV、DSR、TORA、AODV和AOMDV的能耗与时间的比较。结果表明，与TORA、AODV、DSR和DSDV相比，使用AOMDV的网络能耗最小。TORA消耗的能量最大。AODV的能耗低于TORA、DSR和DSDV。图4显示了使用50个节点的DSDV、DSR和AODV协议的吞吐量与时间的比较。结果表明，AODV的吞吐量比DSDV和DSR最大。
图像

4结论
本文对MANET中主动路由协议AOMDV、AODV、DSDV、TORA和DSR在不同网络环境下的性能进行了评价。分析认为，在考虑能源效率的情况下，AOMDV方案优于AODV、TORA、DSR和DSDV方案。需要进行更多的研究来组合和集成本文中提出的一些协议，以保持manet在更长的时间内运行。

参考文献













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