AODV协议的简便改进与NS2仿真

陈 圳 梁建武



AODV协议的简便改进与NS2仿真

陈 圳 梁建武

中南大学 信息科学与工程学院，湖南 长沙 410000

随着网络的发展，无线网络发挥着越来越重要的作用，无线自组网作为无线网络的一种重要形式，因其自组织、多跳、分布式控制的特点，近年来受到业界众多学者的关注也得到了不断增加的应用。无线网络拓扑动态变化，一个自适应的体系架构与运行机制对于无线多跳自组网来说非常重要，有许多针对AODV协议的改进，对自适应无线多跳自组网络体系架构与机制进行了一种简单而有效的改进，并设计了具体的NS2代码。

NS2；AODV；无线自组网

对于一种按需路由协议的改进，我们考虑改进就要尽可能用最少的改动获得最大的改进。目前AODV的改进方法已有不少，本文提出一种具体的设计，它仅充分利用现有而未用到的AODV协议的一些资源，来实现明显的性能提升。

1 AODV协议的工作原理

AODV协议主要就是三种分组。路由请求分组RREQ、应答路由请求的应答分组RREP和报告路由断裂的修复分组RERR。在AODV协议下，一个节点要发送数据，首先看本地路由表，如果有目的节点，就直接发给他，如果没有，就向所有邻居发送请求分组，收到请求分组的邻居，先查缓存，看是不是重复的，然后看自己是不是目的节点，是的话向请求节点发应答分组，不是的话查自己的路由表有没有到这个目的节点的，有就向这个节点发请求，没有的话，就继续向它的邻居转发请求。通过这种方法找到目的节点后，目的节点回发应答分组来应答，收到应答的节点，先判断自己是不是源节点，是就成功建立链路，开始发送数据，不是就向下一个节点发送应答分组，直到源节点。这个过程可以演示为这张图，A为了向I发数据，先向邻居发请求分组，邻居帮它找I继续向邻居的邻居发请求，直到I，然后沿路回发应答分组。

图1

因为这个网络是动态的，可能过一会儿这条路就不可用。所以AODV协议还有一个修复分组，一条正在使用的链路上面的节点定期向邻居广播HELLO分组，当发现链路断裂，如果这个断点离目的节点不大于可修复距离，它就向目的节点广播请求分组，就像建立链路时一样从断点修复链路，如果与目的节点距离大于可修复距离，它就往上游发送修复分组，上一个节点收到修复之后，先发请求看能不能重新建立，不能就再往上一级发，直到让源节点收到这个修复分组。类似深度优先搜索一样先走到底之后一级一级回溯找其他路。这就是整个AODV的一个的工作原理。

2 AODV改进设计[1]

通过分析AODV工作原理发现，如果网络比较稳定，链路之后就不需要改变，但是如果网络不稳定，链路频繁的断裂它去重建就会占用大量的网络资源，也就是说它其实并不是很符合无线自组网的动态变化的特征。AODV没有把当前网络状态考虑到路由算法中，而是采用简单的深搜的想法。在AODV中，发送HELLO维护了一个节点的邻接表，我们充分利用这个表改进主要是对路由选择，在请求分组加一个link number，来记录某条链路所有节点的临接节点的数目，然后我们规定直到目的节点收到请求之前，中间节点不能发送答复，这样就能统计出一条通往目的节点链路的邻居节点数，目的节点收到请求后，就去计算链路每个节点的平均邻居个数NANumber，之后不管什么时候，收到了请求，就去比较平均邻居个数，如果路径长度基本相同而邻居节点数比原来的大，就选这个路径，发回答复，修改链路。AODV是链路断了才去重新修，改进之后是在没断的时候就去定期维护一条最可靠的链路，变被动为主动。充分地利用邻接表，衡量链路的可靠性。选最可靠的链路就减少了重启路由发现的概率，用协议自有模块来提升性能。

3 NS2的仿真具体设计

在Linux平台下用NS2进行模拟，主要方法是按上述介绍的流程对NS2现有协议代码修改，多次运行，然后数据处理，用图表分析性能。主要做这些修改：原aodv_packeth.h增加定义请求和答复分组的link_number，aodv_rtable.h和aodv_rtable.cc增加链路平均节点数nanumber，aodv.h和aodv.cc增加邻居节点总数，增加缓存不同路径的平均节点数并且择优选择的代码，然后告知NS2用我们的新协议（记为CAODV）和我们修改过的那些文件。然后重新编译。我们以1平方公里为自组网的仿真区域，仿真时间设为300s，节点数目在10-100之间以10为间距递增，节点随机移动的速度在2m/s～20m/s 之间。通过Trace文件提取数据并绘图：

图2

由图2可知，节点的增多，两协议的路由发现均下降，负载增多，因为节点增多，增加了网络连通性，转发增多。

图3

由图3知，移动越快，两协议路由发现负载都增加，但是CAODV整体性能要更好一些。自适应网的改进还有很多方法，本文的方法在轻巧的基础上获得了一定的性能提升，可以方便现有设备的使用。

[1]周德荣，夏龄，田关伟，等.一种改进的AODV路由协议的实现与仿真[J].实验室研究与探索，2014（11）：67-71.

The Simple Improvement of AODV Protocol and NS2 Simulation

Chen Zhen Liang Kemmu

College of information science and engineering, Central South University, Changsha Hunan 410000

With the development of network, the wireless network plays a more and more important role, wireless ad hoc network as a kind of important form of wireless network, because of its self-organization, multi hop, the characteristics of distributed control, in recent years by the attention of many scholars in the industry has also been increasing application. The dynamic change of wireless network topology, an adaptive architecture and running mechanism for wireless multi hop ad hoc networks is very important, many improvements on the AODV protocol, this paper of adaptive multi hop wireless self-organized network architecture and mechanism of a kind of simple and effective improved, and design the specific code in NS2.

NS2; AODV; Wireless Ad Hoc Networks

TN929.5

A

1009-6434(2016)6-0222-02

陈圳（1996—），男，福建省，中南大学通信工程2013 级本科生。