基于OPNET的AODV路由协议仿真分析

刘一利　张家钢　朱潼昕

摘   要：在节点数目、移动性以及网络负载等不同的情况下，按需方式的路由算法在性能上有着明显的优势。AODV协议属于按需路由协议，本文使用OPNET仿真软件对其进行仿真，重点仿真了路由跳数、路由发现时间、网络延迟和负载等属性，通过仿真一方面验证了协议流程，另一方面验证了相关属性。

关键词：AODV  路由协议  OPNET仿真

中图分类号：TN929.5                             文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）03（c）-0133-02

Abstract： In the case of different nodes， mobility and network load， on-demand routing algorithm has obvious advantages in performance. AODV protocol belongs to on-demand routing protocol. In this paper， OPNET simulation software is used to simulate it， focusing on the simulation of routing hops， routing discovery time， network delay and load. On the one hand， the protocol flow is verified by simulation， on the other hand， the relevant attributes are verified.

Key Words： AODV; Routing protocol; OPNET simulation

1  AODV路由协议简介

MANET，又称移动多跳网或移动对等网，不用借助任何中间网络设备，可在有限范围内实现多个移动终端间互联互通。该网络中路由协议的选择至关重要，一个好的路由协议应具备分散性、自组织、自修复等特点，并对无线频谱带宽限制有适应性，能利用多跳属性实现负载均衡。目前采用较多的路由协议有AODV、DSDV、DSR、TORA和ZRP等。

AODV路由协议（Ad Hoc On-demand Distance Vector，AODV）是应用广泛的按需路由协议之一，包含RREQ（路由请求）、RREP（路由响应）、RERR（路由错误）及HELLO信息4类报文，路由发现、路由维护和路由更新3个过程。各节点维护路由表，分别对不同报文进行处理，维护路由信息的正确有效。该协议基于传统距离向量路由机制，使用目标序列号防止发生路由死循环，使用中间主机回答机制，源主机可快速获得路由，但可能产生过时路由。缺点是周期性广播报文，需要消耗一定能量和网络带宽。

2  OPNET仿真软件及其特点

OPNET公司源于MIT（麻省理工学院），1987年发布了第一个商业化的网络性能仿真软件，提供了具有重要意义的网络性能优化工具，使得具有预测性的网络性能管理和仿真成为可能。OPNET公司的第一个商用化产品为Modeler，在此基础上又开发出了其他产品，使得其产品的种类更加丰富。

Modeler的主要特点如下。

（1）层次化的网络模型。使用无限嵌套的子网来建立复杂的网络拓扑结构。

（2）简单明了的建模方法。Modeler建模过程分为3个层次：进程（process）层次、节点（Node）层次以及网络（Network）层次。在进程层次模拟单个对象的行为，在节点层次中将其互连成设备，在网络层次中将这些设备互连组成网络。几个不同的网络场景组成“项目”，用以比较不同的设计方案。这也是Modeler建模的重要机制，这种机制有利于项目的管理和分工。

（3）有限状态机。在进程层次使用有限状态机来对协议和其他进程进行建模。在有限状态机的状态和转移条件中使用C/C++语言对任何进程进行模拟。用户可以随心所欲地控制仿真的详细程度。有限状态机加上标准的C/C++以及OPNET本身提供的400多个库函数构成了Modeler编程的核心。OPNET称这个集合为Proto C语言。

（4）对协议编程的全面支持。支持400多个库函数以及书写风格简洁的协议模型。OPNET已经提供了众多协议，因此对于很多协议，无需进行额外的编程。

3  基于OPNET的AODV协议仿真及性能分析

为了分析AODV路由协议的性能，可以通过仿真软件OPNET直观地呈现出来。

3.1 场景设置

网络区域设定为1km×1km，由24个终端节点和1个FTP服务器节点组成，每个节点均配置使用AODV协议，并指定移动轨迹。配置6条数据传输链路，链路模型为IP.G711.Voice，如图1所示。重点分析路由跳数、路由发现时间、网络延迟和负载。

3.2 仿真分析

在数据传输过程中，由于节点移动，为保持链路的畅通，需要进行新的路由发现，如图2所示。在不同时刻，节点16和节点10之间的路径是不同的，如16-17-6-10和16-17-21-12-10，與AODV协议原理相一致，即路由自组织特性。

图3所示分别为路由跳数、路由发现时间、网络延迟和负载实时结果。各时刻的数值变化与实际网络情况和路由协议原理相一致，即经历从路由发现到路由维护再到路由更新的过程，各参数在数值较大时对应路由发现过程或路由更新过程，数值较小时对应路由维护过程。从图3（b）可以看出，网络负载与延时的对应关系，即当负载较大时，网络的延时较大，这符合客观规律及数据在网络介质中的运行原理。因此，在实际应用中，可以适当选择合理的数据类型，以达到负载和效率的统一，如可以多使用UDP类型的应用服务，以减小负载，同时满足时效性。

4  结语

本文利用OPNET仿真软件对MANET中使用的AODV路由协议进行仿真，通过仿真呈现出了无线网络的自组织性，即在节点移动情况下，所有节点可以自主地进行路由发现，实现组网互通。同时，利用OPNET软件自带的分析功能对AODV路由协议的相关性能进行分析，对于在实际应用中采用AODV路由协议具有一定的指导意义。在特殊环境使用该协议考虑路由安全性时，就需要对路由协议进行改进，但会导致部分性能下降。因此需要综合考虑，以达到安全与效率的平衡。

参考文献

[1] 范亚芹，王琳珠，孙慧颖.基于OPNET的Ad Hoc网络AODV路由协议仿真[J].吉林大学学报，2009（5）：534-538.

[2] 冯言志，冯元，李金.基于OPNET的Ad Hoc网络建模与仿真[J].四川兵工学报，2009（3）：97-99.