AdHoc无线路由DSR协议的研究及改进

2014-11-15刘军旭

电子测试 2014年5期

刘军旭

（陕西工业职业技术学院,陕西咸阳,712000）

0 引言

AdHoc是一个拉丁词汇，在拉丁语中它的意思是“为了这个目的”，而AdHoc网络区别于一般意义上的网络，它是一种独特性的网络，一种既没有有线基础设施支持也没有固定路由器的移动网络，所有的节点都在不断的移动，处于不断跳动的变化中，又可称其为多跳网。网络中的节点均由移动节点构成，虽然每个节点都处于动态过程中，不断地移动，但是各个节点之间可以以任何动态的方式与彼此保持联系。目前，Adhoc网络面临的重要问题是如何快捷并准确地选择到目的节点。

1 DSR路由协议

DSR即动态源路由协议，它是一种简单且行之有效的路由协议。DSR路由协议允许任一节点动态发现到达Adhoc网络中其他任意节点的路由，并且DSR自动地对所有的路由信息进行维护。使用DSR协议可不用借助任何已经存在的网络基础设施便能够实现Adhoc网络的完全组织和自配置。

DSR协议采用的不是逐跳路由的算法而是源路由算法，并使用泛洪技术进行查询，也就是当一个源节点在查询目的节点时，通过泛洪的方式将一个查询包向整个网络发送。

目前，DSR协议主要运用的优化技术有两种，即路由缓冲技术和路由自动缩短技术。但是通过研究我们发现DSR优化技术也存在一些不足。

2 DSR协议存在的问题

DSR协议并非完美的，它也存在诸多的问题，具体包括以下几方面。

（1）DSR协议缓冲策略存在两处相对薄弱的环节，分别是：①在路由存储器当中选择路由标准时没有考虑到相应的延迟以及路由质量等因素，所以一般情况下选择了最短路由。②选择路由的依据不充沛。当路由存储器已满，需要丢弃的路由时，往往会选择丢弃当前路由的下一个。

（2）路由自动缩短机制会产生两个不利于提高网络性能的问题。第一个是如果路由自动缩短机制频繁地出现，便会造成局部网络的冲突和拥塞，从而无法正常转发数据报文，网络性能也会由于网络延迟和网络开销的增加逐渐降低。第二个是路由自动缩短机制在实施路由缩短时对所产生的新路由的优劣不能做出判断，便会产生大量低效路由并通过主动路由应答报文通知局域网内部的各个节点，最终不能有目的地在新路由中选择比较优质的通知给网络。

（3）DSR作为一种基于最小跳数的路由协议，在通常情况下会遵循相应的原则，也就是跳数越小代表着传输时延和网络开销越少。但是也会出现相对跳数低的路由中断的情况，表明这时是处于非正常的情况下。

3 对DSR协议的改进

我们可以从路由发现机制以及路由维护机制两方面着手，对DSR协议进行优化改进，从而提高DSR路由协议的工作性能。

（1）本文主要从以下几点研究如何优化路由发现机制。

①中间节点如果想要获得最新的可用路由信息，需要对数据包进行接收或是监听，而对于本节点的路由缓存需要用这些路由信息进行更新。从而减少该节点启动路由发现的次数。

②在路由发现过程中，如果中间节点与分组节点通向目的节点的路由没有重复，那么中间节点不再转发路由。

③源节点可以通过路由请求报文IP头中的生存时间域来控制路由请求分组在网络中的传输跳数，以此来达到控制路由请求的范围，减少网络负荷。

（2）优化路由维护机制。

首先，当源节点发现以前建立起来到下一跳的路由已经中断，便会重新找目的节点，进而把源路由表改为新发现的到目的节点的路由，再向下一跳续传该分组。

在续传该分组之前，为了让源节点方向上所有节点的路由缓存信息得到进一步的更新，该节点会向源节点发送一个路由错误分组。其次，节点还应具备路由自动缩短功能。图1对中间节点的路由自动缩短做了详细说明。源节点在接收到路由应答分组后，会将原路由中断信息附带在下一次的路由请求包中，避免了请求分组的节点仍用以前的无效路由向源节点发送路由应答，并使他们在第一时间内对路由缓存实施更新。

图1 中间节点的路由自动缩短说明

4 DSR协议优化的仿真结果

首先对于改进后的DSR协议进行前后仿真，我们选择了离散事件驱动的方法。选用50个模拟节点在限定的区域内移动，区域范围可设置为500m ×500m。此外，运动模型要采用RandomWay2point。每个节点每隔一段时间后从所属范围内选择一个值，随机的向目标位置移动时要按照恒定的速度。到达该节点后，暂停一个等待时间，再计算下一个目的位置，如此反复。

（1）网络吞吐量。网络吞吐量指的是网络平均每个节点分秒钟处理的报文量。改进的协议在提高网络吞吐量方面做出了重要贡献，因为它降低了主动路由应答报文的次数，所以路由质量得到显著提高，产生无效路由的几率明显降低。

（2）网络平均延迟。网络平均延迟指的是所有数据报文从源端到达目的端所需的平均延迟时间。而改进后的协议的网络平均延迟时间由于网络节点的减少也得到了减少。

（3）路由发现时间反映了发现机制的效率。通过观察图2路由发现时间与跳数的关系图，可以发现在没有中间节点做路由应答的情况下，路由发现时间会随着跳数的增加而迅速增加。同时实验结果表明：缓存路由出现在一跳节点时，发现三跳路由的时间与发现一跳的时间基本一致；缓存路由出现在两跳节点时，发现三跳路由的时间与发现两跳的时间基本一致。