无线自组织网络路由技术研究*

2013-05-12杨泽辉冯耀玲

山西电子技术 2013年6期

杨泽辉，冯耀玲

(1.山西财政税务专科学校经济信息系，山西太原030024;2.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051)

0 引言

由于有线通信方式对应用范围的限制，无线技术得到了迅猛的发展，无线自组织网络开始逐渐出现在人们的视野。无线自组织网络(Ad hoc Network)也称为多跳无线网(Multi－hop Wireless Network)。指在任何时刻、任何地点快速构建起一个移动通信网络，并且不需要现有信息基础网络设施的支持。在所组的网络中，每个终端可以自由移动，地位相等，是一个多跳临时性无中心网络。因此，网络中的节点之间并不一定存在直接的连接，当不相邻的节点之间有数据要传输时，就要预先为数据的传输在源节点和目的节点之间寻找一条可用的路径，(即路由的过程)。数据的源节点必须按此路径通过中转节点将数据发送给目的节点。

1 路由协议的分类

无线自组织网络环境下，节点间的无线链路及由此而形成的网络拓扑结构随节点的位置分布和移动，信道的变化等因素呈现出动态变化的特性。有线网络的路由技术完全无法直接移植到无线网络中来。按照路由协议建立和维护方式的不同，可以将无线自组织网络路由协议分为3类，先应式路由协议，反应式路由协议和混合式路由协议(如表1)。

表1 无线路由协议的分类

1.1 主动路由协议

主动路由协议也被称为表驱动路由(Table Driven)协议、先应式路由协议。在主动路由协议中，网络中每一个节点都要周期性地向其他节点交换路由信息，并且每一个节点都要保存路由表。当网络拓扑结构发生变化时，节点就在全网内广播路由更新信息，这样每一个节点就能连续不断地获得网络信息。

典型的表驱动距离向量路由协议有DSDV(Dynamic Source Routing protocol)。其路由更新既是时间驱动的，周期性更新路由信息，又是事件驱动的，可及时反应拓扑变化。在具体环境下，需要在实时性和减少开销之间取得平衡，尤其是在不可靠环境，拓扑频繁变化的网络中，可考虑只依靠周期性更新。所以，DSDV不适应快速变化的自组网，也不支持单向信道。

1.2 按需求发起的路由协议

按需求发起的路由协议也叫被动路由、反应式路由协议。按需路由协议是根据需要来发起路由查找，当需要发送数据时，路由表中又没有有效的路由，此时源节点才会向整网广播，且寻找的节点。

1.3 混合路由协议

混合路由协议是指由于自组网规模增加时，平面路由方案因链接和处理开销的增大而变得不适用的情况下采用分级(层、群)路由方案来得到可扩展的有效路由。典型的混合路由协议如:ABR等。

2 仿真实验

本文着重对DSDV和AODV进行比较分析，在相同节点数和拓扑结构下，通过对比延时率、丢包率以及吞吐量来比较这两种协议的优劣。

定义8个节点，初始化后从130 s开始建立路由，传输数据。在250 s时初始节点开始无规律移动，且不间断传输数据。

2.1 延时对比

对比图1和图2，在130 s时，0节点开始发包，DSDV因为之前已经交换了路由信息，所以延时很小就开始发送数据包，而AODV在130 s时才开始广播寻找路由路径所以延时明显增加。直到250 s，两组数据传输都比较稳定。在250 s后，由于节点开始移动，使得路由路线频繁变换，当节点到达相对位置后两组又开始寻找路径。DSDV必须定时与临近节点交换路由信息，一个还没有找到路由的分组到达该节点后将先被缓存，同时节点将发送路由查询消息，直到接收到来自接收端的路由响应消息，所以开销比较大，直到300 s后才找到路径，开始传输数据。而AODV源节点发送数据前先广播一个路由请求消息，在附近的节点收到后将再次发出广播，直到请求消息到达目的节点或到达知道目的节点路由地址的中间节点，目的节点或中间节点沿原来路径返回响应消息，开销比较小，所以到了260 s之后就已经找到了路径，开始传输。

图1 DSDV协议延时图像

图2 AODV协议延时图像

2.2 丢包率对比

对比图3和图4，DSDV在250 s之前基本没有丢包，数据传输相对稳定。而AODV在150 s之前未建立完整路由时丢包比较严重。在250 s以后，随着节点开始移动，在移动情况下，DSDV协议的丢包率明显大于AODV，证明在移动情况下AODV开销小于DSDV。移动情况下，按需式路由协议优于主动式路由协议。