高速移动自组网中DSDV与OLSR协议的仿真与分析

谭方勇，叶 良，郭翠珍，张 燕

(苏州市职业大学 计算机工程学院，江苏 苏州 215104)

移动自组网(mobile ad hoc network，MANET)是一种能够临时快速自动组网的移动网络，适用于军事或是一些特殊的场合，具有无中心、自组织、动态拓扑及多跳路由等特点，能够快速组网，具有强抗毁性能.目前，国内外对移动自组网已有较多的研究，但是，一般研究的移动自组网中，节点的移动速率比较慢，每秒移动数米或十几米.而高速移动环境下路由协议的应用研究还不够多，如节点移动速度可以达到几百米每秒的高速车辆[1]、军事作战飞机等.

当前移动自组网的路由协议主要有两大类，即表驱动路由(table-driven)和按需路由(on-demand)[2].表驱动路由协议主要有DSDV、OLSR、WRP等，按需路由协议主要有DSR、AODV等.当前国内外在高速环境下无线自组网路由协议也有较多的研究[3-4]，主要是提出了这些路由协议在该环境下的不足，并提出了改进的算法.本研究主要通过比较两种典型的无线自组网协议在高速移动环境中的性能，分析选择更适合MANET网络的协议.

1 DSDV协议与OLSR路由协议原理

1.1 DSDV协议

DSDV协议是一种逐跳的距离矢量路由协议，需要每一个节点周期性地广播路由更新.DSDV相对于传统的距离矢量协议的优势在于，DSDV通过在路由接口附加序列号的方法，解决了DV路由中的环路问题，以保证网络中没有环路[5].

DSDV的缺点是需要向网络发送控制消息，增大了网络中的路由开销；DSDV不适应变化速度快的移动Ad Hoc，且在源和目的节点之间只提供一条路由且不支持单向连接.

1.2 OLSR路由协议

OLSR协议是一种表驱动路由协议，针对MANET的特点采用MPR机制进行了裁减和优化.在MPR机制中，只有MPR节点才负责向全网洪泛TC控制消息和参加路由，同时在拓扑维护中仅仅只牵涉MPR节点和其MS节点之间的链路状态信息[6].其优点表现为：

1)中继节点的减少降低了协议的开销；

2)OLSR只利用部分的链路状态信息建立最短路由，即只利用MPR节点到其MS节点之间的链路状态信息，减少了协议的开销.

考虑到网络中路由控制开销，本项目路由协议拟采用OLSR协议.

2 仿真结果及分析

2.1 场景设计

仿真在NS2.34、操作系统平台为Fedora11上进行.在仿真实验中，场景中的无线节点总数为50个，节点运动在区域为1 000 m×500 m的平面上，节点的速度为100 m/s，采用随机运动方式，使用CBR数据流，最大并发连接数为20，每秒发送两个分组，每个分组的大小为512 Bytes，MAC层采用IEEE802.11协议，模拟时间为100 s.

2.2 性能指标及仿真参数的选择

根据RFC2501中对无线自组网路由的评价标准，本文选取4个性能指标在高速移动环境下，对比DSDV和OLSR两种路由协议的性能[7]：

1)丢包率(droprate)，指在传输期间网络丢失分组的数量，一般是指在特定时间段内丢失的分组占传输数据总量的比例，即目的节点丢弃的数据包的个数与源发送节点发出大数据包个数之比，丢包率越小，可靠性越高.

2)端到端平均延迟(avgdelay)，是指从一个源节点发送出一个分组到目的节点接收到该分组的时间差.包括路由查找的延迟、数据包传输延迟、重传延迟、队列中的等待延迟等，在分析网络传输延迟时，一般计算其端到端平均延迟，即对有传递分组的端到端延迟求其平均值，端到端平均延迟越小，网络性能越高.

3)延迟抖动(jitter)，是指前后两个分组之间的不同延迟差，即第i个分组的延迟与其前一个分组(第i-1个)延迟的差，延迟抖动越小，网络越稳定.

4)吞吐量(throughput)，吞吐量是指在不丢包的情况下，单位时间内节点可以接收的数据量，即目的节点接收到的所有有效分组的数量与传输时间之比的值，吞吐量越高，网络性能越好.

2.3 仿真结果

通过仿真实验可以得出，在高速移动环境下，无线自组网采用DSDV和OLSR协议的分组丢包率都比较高，DSDV协议为84%，OLSR协议为83%.如图1所示，OLSR协议的端到端平均延迟在仿真初始阶段略高于DSDV协议，但在仿真的后期，DSDV协议分组的端到端平均延迟增加非常多，而OLSR协议比初始阶段却有一定的减小，这说明，在路由相对稳定后，OLSR协议的性能要高于DSDV协议.

如图2所示，OLSR协议的延迟抖动始终保持在一个很小的值，而DSDV协议的延迟抖动仿真的中后期抖动非常大，这说明DSDV协议在高速移动环境下没有OLSR协议稳定.

如图3所示，在整个仿真过程中，两种协议的吞吐量处于一个上升的趋势，这是因为随着路由表的逐渐建立，有效数据包的数量也逐渐增加.但是，在这一过程中，OLSR协议的吞吐量明显一直高于DSDV协议，所以在高速移动环境下，OLSR协议的性能要高于DSDV协议.

图1 端到端平均延迟

3 结论

虽然OLSR协议在高速移动的环境中，性能要明显优于DSDV协议，但是，现有的OLSR协议在高速移动环境下还存在以下不足：①在选取MPR时，对节点的冗余度还没考虑，这可能使得大量的路由信息在短时间内无法投递而不得不重新路由，这势必会造成很大的带宽和资源浪费；②OLSR是表驱动的路由协议，在建立和更新数据表时需要节点处理更多的数据量③需要较高的存储空间.因此，要让OLSR协议能够更适合高速移动的环境，还需要对其进行改进，如在选取MPR时考虑一定的冗余度，在底层协议上采取不同底层协议(如GSM中的TDMA和IEEE802.11)的融合.

[1]张文杰，张国庆，慕德俊，等. 车载Ad hoc网络原型系统设计及性能分析[J]. 计算机工程与应用，2010，46(35)：27-29.

[2]于宏毅. 无线移动自组网[M]. 北京：人民邮电出版社，2004.

[3]杨共燕，邝育军，隆克平. 一种支持高速移动自组网络的路由协议[J]. 电子技术应用，2010(5)：120-124.

[4]张洪，黄闽英. 基于高速移动节点网络的OLSR路由协议改进[J]. 成都大学学报：自然科学版，2008，27(3)：38-40.

[5]余海洋，眭荣方，苏兵. Ad Hoc网络中覆盖多播路由协议[J]. 常州大学学报：自然科学版，2010（4）：56-60.

[6]赵健，孙俊锁. OLSR路由协议的改进及其NS2仿真分析[J]. 计算机仿真，2008，25(1)：161-163.

[7]黄化吉，冯穗力，秦丽姣，等. NS网络模拟和协议仿真[M]. 北京：人民邮电出版社，2010.