ad hoc网络路由协议性能比较综述

adhoc网络路由协议性能比较综述adhoc网络路由协议性能比较综述————0844012034解涛摘要：本文简要介绍了AdHoe网络的一些常见路由协议。然后针对目前一些关于adhoc网络路由协议性能的比较研究，总结了目前这些研究所用的主要方法，提出自己的看法并对未来研究趋势进行大胆预测。关键字：adhoc网络、路由协议、性能比较、DSDV、DSR、AODV、TORA、ZRP、CBRP、LAR、仿真平台Abstract：ThisarticlebrieflyintroducessomeofthecommonAdHocNetworksRoutingProtocol.ThenbasedonthecurrentSomecomparativestudyofadhocnetworkroutingprotocolsontheperformanceSummarizethemainmethodusedintheseresearches,andputforwardmyownviewaboutthecomparativestudyoftheadhocnetworkroutingprotocolsontheperformance,beside,boldlypredictthetendencyofthestudyinthefuture.Keywords：AdHocNetworks、RoutingProtocol、performancecomparative、DSDV、DSR、AODV、TORA、ZRP、CBRP、LAR、Thesimulationplatform目录：一、背景介绍二、研究热点介绍研究热点一：对典型的adhoc网络协议的性能进行理论上的比较分析。研究热点二：用NS-2软件仿真adhoc网络环境，对典型的adhoc网络协议的性能进行比较分析。研究热点三：用其他软件仿真adhoc网络环境，比较分析常见的adhoc网络协议的性能。研究热点四：由于现在还没有很清晰的性能比较标准，有些研究也主要致力于这些评价指标的提出。三、研究现状分析1、Adhoc网络几种常见的路由协议简介：2、目前Adhoc网络协议性能比较研究的常用方法及仿真介绍3、现在研究的主要方面及可能存在的不足四、结论五、参考文献：正文：一、背景介绍AdHoc网络是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的一个多跳的临时性自治系统。各节点不仅具有普通移动终端所需的功能，而且具有报文转发能力。当通信的源节点和目的节点不在通信范围之内时，可以通过中间节点转发进行通信，即数据包要经过多跳才能到达目的地，因此又被称为多跳无线网络(MuhiI—HopWirelessNetwork)、自组织网络(Self-OrganizedNetwork)或无固定基础设施的网络stmcturelessNetwork)。二、研究热点介绍研究热点一：对典型的adhoc网络协议的性能进行理论上的比较分析。通过对几种典型的Adhoc网络路由协议进行说明、分析和综合比较。得出路由协议中DSDV、DSR、AODV以及TORA的各优缺点。结论:整体性能DSR路由协议最优。①并对目前存在的路由协议进行了详细分析比较，并指出了未来的研究方向。②通过对典型的adhoc网络路由协议的理论分析研究得出结论：对路由协议性能进行比较和评价还没有形成公认的标准，主要通过仿真来完成，而仿真毕竟与实际的应用环境存在较大的不同，再加上不同的协议可能使用不同的仿真软件，这些仿真软件对协议的实现又进行了简化处理，各种协议在不同的网络环境中又有着各自的优势，因此，一种性能最好、适用于所有AdHoc网络环境的路由协议是不存在的，应具体问题具体分析，因地制宜地选择。③研究热点二：用NS-2软件仿真adhoc网络环境，对典型的adhoc网络协议的性能进行比较分析。基于AdHoc网络的网络环境，对AODV路由协议进行详细分析，并通过网络仿真软件NS-2比较、分析了AODV、DSDV、DSR路由协议在端到端平均延迟、分组投递率、路由开销等方面的网络性能。最后对几种路由协议的性能上进行了比较与归纳，通过对AODV协议的分析与测试，得出了AODV在分组投递率和路由开销方面明显优于DSDV、DSR协议的结论。④对典型的的几种路由协议（AODV协议；DSR协议；TORA协议）进行研究并对其进行比较分析。最后得出其中几种协议在不同指标下的优劣。⑤介绍DSDV、DSR、AODV3种路由协议，并用NS2(网络模拟器)对它们的网络性能指标端到端时延、数据包传送率和路由开销性能进行了仿真，并对实验结果进行了分析说明．得出结论：，随着节点移动速度的增加，3种协议分组交付率、平均端到端延迟、标准化路由荷载都存在一定程度的性能的下降，但是反应式路由DSR和AODV总体上比先应式路由DSDV表现得要好．⑥介绍AdHoc网络路由协议的设计难点和已经提出一些经典的路由算法，基于ns2网络仿真平台，在不同的应用场景下，对已经提出的三种经典的AdHoc网络路由协议AdHoc按需距离矢量(AODV)、动态源路由(DSR)、目的序列距离矢量(DSDV)的性能进行比较和分析，得出不同的路由协议在不同的应用场合有其各自的优缺点，按需路由协议更适合于AdHoc网络的结论。⑦研究热点三：用其他软件仿真adhoc网络环境，比较分析常见的adhoc网络协议的性能。简要介绍两种典型的路由协议OLSR和AODV，接着利用网络仿真工具OPNET分析了AODV的协议特点，最后比较了两种路由协议的性能。仿真结果表明AODV路由开销小，但时延大，节点移动过快时存在路由稳定性的问题；OLSR路由开销很大，但时延相对较小。因此在搭建军用adhoc网时，应根据实际使用情形做出选择。⑧研究热点四：由于现在还没有很清晰的性能比较标准，有些研究也主要致力于这些评价指标的提出。在分析了AdHoc路由协议的基础上,提出了较为清晰合理的AdHoc路由协议性能评价标准。使用NS2仿真软件对AdHoc网络三种经典路由协议DSDV、DSR和AODV进行了仿真数据分析,比较了它们的平均端到端时延、包投递率、路由开销以及能量消耗等性能指标。仿真结果表明在节点移动速度增加、节点停留时间变短的情况下,三种路由协议性能都有着不同程度的下降,但AODV协议的稳定性要好于DSR和DSDV。⑨三、研究现状分析I、Adhoc网络几种常见的路由协议简介：1、单播路由协议：主动路由协议DSDV(DestinationSequencedDistanceVector)该路由协议基于Bellman-ford算法。被认为是最早的自组网路由协议。主要特点是采用了序列号机制来区分路由的新旧程度，防止可能发生的路由环路。缺点是不适应变化速度快的自组网，不支持单向信道。按需路由协议DSR（DynamicSourceRouting）最早采用按需路由思想的协议。特点是使用了源路由的路由机制，(即在每一个分组的头部都携带整条路由的信息，路由器按照该路由记录来转发分组)并与按需路由的思想融合。DSR协议采用Cache（缓冲器）存放路由信息，且中间节点不必存储转发分组所需的路由信息，网络开销较少，但存在陈旧路由。按需路由协议AODV（AdHocondemanddistancevector）AODV实质上就是DSR和DSDV的综合。AODV对DSR进行了改进：只需要参与通信过程的节点维护路由表。不采用DSR的源路由方式而采用逐跳转发分组方式。AODV中不需要缓存：路由表中只有一条到达目的节点的路径（当存在多跳路径时，只选择最新链路状态的路径）AODV支持组播功能，支持QOS，而且AODV使用IP地址，便于同internet连接。但是，AODV不支持单向信道。按需路由协议TORA（TemporaryOrderedRoutingAlgorithm）是一种源初始化按需/先验Adhoc路由协议，它采用链路反转(linkreversal)的分布式算法，通过路由高度机制创建从源节点到目的节点的有向无环图,适合高动态移动多跳无线网络。分级路由协议ZRP（ZoneRoutingProtocol）ZRP是混合使用主动和按需路由策略的自组网路由协议，巧妙的结合了这两种路由协议的特点。准确的说它是一个分区路由协议，它将整个网络分成若干个以节点为中心、一定的跳数为半径的虚拟区进行管理、通信。分级路由协议CBRP（ClusterBasedRoutingProtocol）CBRP协议使用了源路由的路由机制，在每一个分组的头部都携带整条路由的信息，路由器按照该路由纪录来转发分组。每个分组都需要携带完整的路由信息，开销较大。但是CBRP协议使用了分级结构，提高了网络的扩展性能。基于位置的路由协议LAR（LocationAidedRouting）LAR协议是一种基于源路由的按需路由协议。它的思路是利用移动节点的位置信息来控制路由查询范围，从而限制路由请求过程中被影响的节点数目，提高路由请求的效率。它利用位置信息将寻找路由的区域限制在一个较小的请求区域（requestzone)内，由此减少了路由请求信息的数量。2、组播路由协议：利用递增序号的自组网路由协议AMRIS（AdHocMulticastRoutingProtocolutilizingIncreasingId-number）它是按需路由协议、基于共享分发树的协议。网络中的每个节点分配一个组播成员ID号msm-id，并指定一个称为会话节点（Sid）的特定节点，且该结点的ID号最小。它以SID为根，基于标识号来创建组播传送树。按需组播路由协议ODMRP(On-demandMulticastRoutingrotocol)它是一种基于网格的组播路由协议，创建一个网格，组播分组在该网格中扩散，以提供路径的冗余性、使用了“转发组”的概念、使用了“软状态”来维护组播成员关系、组成员和路由的建立和更新由发送者发起。核心辅助的网格协议CAMP(Core-AssistedMeshProtocol)是一种基于网格的协议，通过创建一个共享的网格结构支持组播。需要底层单播路由协议的支持、网格包含从所有接收者到所有发送者的反向最短路径。通过若干个核心节点创建组播网格。混合的组播路由AMRoute(AdhocMulticastRoutingProtocol)它是主动路由协议，基于用户组播树和动态核心，创建一个双向的共享分发树。在建立分发树之前先创立网络，利用虚拟网格链路建立组播树，因此，当网络拓扑结构发生变化时，只要树成员之间通过网格链路的路径仍然存在，树就不需要调整。II、目前Adhoc网络协议性能比较研究的常用方法及仿真介绍现在出现的adhoc路由协议已经有十几种，如何评价其优略，仿真时仿真平台及仿真语言的选择、如何选定参数等变得越来越重要。2021年6月18日，自组网路由协议性能观点和评价才正式公布。以下是公布的主要的规范：1、协议性能比较:（1）定性比较：包括分布式运行方式、提供无环路由、按需进行协议操作、安全性、提供设备“睡眠”操作特性、对单向信道的支持；（2）定量比较：包括端到端的数据吞吐量和平均延时、分组的平均递交率、路由协议效率，主要考察传输控制分组引起的开销、路由获得时间、路由的准确性。2、仿真参数选择：网络规模，包括节点数、节点移动区域大小。网络的连接度。网络拓扑结构的变化程度。无线信道的传输带宽。单向信道的比例。信息流量的通信模式。终端节点的运动模式。网络负载。3、仿真平台：Berkeley大学的NS-2软件NS-2设计的出发点是基于网络仿真，它集成了多种网络协议，业务类型，路由排队管理机制，路由算法。此外，NS-2还集成了组播业务和应用于局域网仿真有关的部分、MAC层协议。其仿真主要针对路由层，传输层，数据链路层展开，因此NS-2可以进行对固定，无线，卫星以及混合等多种网络的仿真，但它最适用于TCP层以上的模拟。此外该软件是免费的，所以在一般研究时也是用的最多的。UCLA公司GloMosimGloMoSim是为无线网络提供的一种仿真环境。GloMoSim是用于无线网络的