面向AODV的有效路由选择的研究

方明清 丁刚毅 赵艳玲

关键词： 移动自组织网络; 按需矢量路由; 路径权值; 链路稳定性; 节点能量; 服务质量

中图分类号： TN711?34; TPT393              文献标识码： A                      文章编号： 1004?373X（2019）06?0047?04

Abstract： The ad hoc on?demand distance vector （AODV） routing is a typical routing in the mobile ad hoc network （MANET）. However， the shortest path is always selected for communication in AODV routing， which can lead to unbalanced traffic flow， or even congestions in the network， thus affecting the quality of service （QoS）. Therefore， a weight routing scheme based on the AODV is proposed， which is marked as AODV?W. In the AODV?W routing， the path transmission delay， link stability and node energy are considered to calculate the path weights， and the path with the minimum weight is selected as the data transmission channel. The experimental data shows that the proposed AODV?W routing can improve the data packet delivery ratio and network throughput.

Keywords： MANET; AODV; path weight; link stability; node energy; QoS

移动自组织网（Mobile Ad hoc Network，MANET） [1?2]是无中心控制单元、并由节点自行构建的无线网络。由于节点可自由移动，MANET网络拓扑具有动态变化特性。而变化的拓扑使得网络通信链路不稳定。此外，节点的通信距离有限，节点需要通过多跳通信才能将数据传输到更远的目的节点。多跳通信是由一系列的中间节点转发而形成的通信方式。当拥有数据包的节点（源节点）需要以多跳通信方式向远距离的目的节点传输数据包时，源节点就需构建一条合适的路径[3]。实际上，此路径也是由一系列的中间节点组成。构建合适路径的过程也称为路由发现（Route?discovery）。然而，由于MANET的拓扑动态变化、节点通信距离短等原因，有效地完成路由发现过程存在挑战。

针对MANET网络特性，研究人员提出许多路由协议[4?5]。这些协议可分为三类：按需路由、表格驱动路由以及混合路由。这些路由均需要实施路由发现过程。

在表格驱动路由中，节点需先获取并维持路由信息，并且移动节点能够周期地共享路由信息。在按需路由中，仅当节点需要传输数据包时[6?7]，它才建立路径，节点无需预先维护路由信息，这也是按需路由的由来。而混合路由结合表格驱动路由和按需路由这两者特点。通常，混合路由将网络划分多个区域，在区域内和区域间实施不同的路由发现策略。在区域内实施表格驱动路由[8]，而区域间实施按需路由，但是这种策略增加了路由开销。

按需矢量路由（Ad Hoc On?demand Distance Vector，AODV）在MANET中广泛使用。AODV路由利用控制包RREQ的传递，建立路径。然而，现存的多数AODV路由在选择路径时只考虑单条链路的指标，而并没有充分考虑链路间指标的一致性问题。此外，它们也没有考虑到节点能量问题。

图2显示了路径选择示例。源节点1需向目的节点8传输数据包，先通过传输控制包RREQ获取多条路径信息，并计算每条路径的权值，然后再选择权值最小的路径作为数据传输通道。

3  数值分析

3.1  仿真场景

利用NS2.35仿真软件建立仿真平台。N个节点随机分布于1 000 m×1 000 m区域，节点的传输范围为250 m。具体的仿真参数如表1所示。

为更充分地分析AODV?W协议性能，选择AODV[13]作为参照，并分析其数据包传递率、吞吐量的性能。

3.2  实验数据分析

首先分析节点数的变化对平均吞吐量的变化。实验数据如图3所示。

从图3可知，当节点数为50时，AODV?W和AODV路由的吞吐量达到最高。然而，当节点数从50增加至150时，吞吐量也随之下降。原因在于：当节点数增加，参与路由的节点也随之增加，节点能耗也增加，加速了节点能量消耗速度;同时，节点数的增加会引起节点对信道资源的增加。最终，控制吞吐量。此外，与AODV路由相比，提出的AODV?W路由提高了网络吞吐量。随后，分析了节点数对数据包传递率的变化。实验数据如图4所示。

图4的曲线变化与图3类似。当节点数大于50时，数据包传递率随节点数的增加而下降。原因在于：当节点数增加至一定数量后，再增加节点数，会引起数据包传输的碰撞，最终，降低数据包传递率。与DSR路由相比，提出的AODV?W路由的数据包传递率得到有效提升。这主要是因为：AODV?W路由在构建路由时，考虑了节点能量和拥塞信息，避免了拥塞度高的、低能量节点构建路由。

4  结  语

针对MANET网络并结合AODV，提出AODV?W路由。所提路由先利用AODV获取多条路径信息，再计算每条路径的权值。此权值充分考虑了路径内各链路稳定值、节点能量的一致性，其目的在于选择最平衡的路径作为数据传输通道。实验数据表明，所提AODV?W路由有效地提高了数据包传递率，也增加了吞吐量。

参考文献

[1] CHITRAXI R， URVIK U， TWINKLE M， et al. Simulation of VANET using ns?3 and SUMO [J]. International journal of advanced research in computer science and software engineering， 2014， 4（2）： 563?569.

[2] GORRIERI A， FERRARI G. Irresponsible AODV routing [J]. Vehicular communications， 2015， 2（1）： 47?57.

[3] DING Y， XU M， TIAN Y， et al. A BER and 2?hop routing information?based stable geographical routing protocol in MANETs for multimedia applications [J]. Wireless personal communications， 2016， 90（1）： 3?32.

[4] SARKAR N I， LOL W G. A study of MANET routing protocols： joint node density， packet length and mobility [C]// Proceedings of IEEE Symposium on Computers and Communications. Riccione： IEEE， 2010： 515?520.

[5] ABOLHASAN M， WYSOCKI T， DUTKIEWICZ E. A review of routing protocols for mobile ad hoc networks [J]. Ad hoc networks， 2014， 2（1）： 1?22.

[6] ABBAS N I， ILKAN M， OZEN E. Erratum to： fuzzy approach to improving route stability of the AODV routing protocol [J]. EURASIP journal on wireless communications and networking， 2015， 1（3）： 235?240.

[7] DHANALAKSHMI N， ALLI P. Efficient energy conservation in MANET using energy conserving advanced optimized link state routing model [J]. International journal of parallel， emergent and distributed systems， 2016， 31（5）： 469?480.

[8] CASTELLANOS W E， GUERRI J C， ARCE P. A QoS?aware routing protocol with adaptive feedback scheme for video streaming for mobile networks [J]. Computer communications， 2016， 77（5）： 10?25.

[9] TOH C K. Associativity?based routing for ad hoc mobile networks [J]. Wireless personal communications， 2013， 4（2）： 103?139.

[10] HAAS Z J， PEARLMAN M R. The performance of query control schemes for the zone routing protocol [J]. IEEE/ACM transactions on networking， 2001， 9（4）： 427?438.

[11] SIVAKUMAR R， SINHA P， BAHRGHAVAN V. CEDAR： a core?extraction distributed ad hoc routing algorithm [J]. IEEE journal on selected areas in communications， 2006， 17（8）： 1454?1465.

[12] TSENG Y C， NI S Y， CHEN Y S， et al. The broadcast storm problem in a mobile ad hoc network [J]. Wireless networks， 2002， 8（2）： 153?167.

[13] BASARKOD P， MANVI S. Mobility and QoS aware anycast routing in mobile ad hoc networks [J]. Computers and electrical engineering， 2015， 48（6）： 86?99.