湖南大学硕士论文排版样稿（2013标版准）(8)

基于位置预测的Ad hoc网络路由协议研究

路由协议进行了仿真。

（1）仿真参数设置

仿真环境为670m X 670m移动区域，节点的最大移动速度为20m/s，网络中节点总数目为50，数据分组包的大小为512bytes。采用Random Waypoint Model作为节点的随机移动模型。MAC层采用IEEE 802. 11介质访问控制(MAC)协议中的分布式协调功能(DCF)，传输层采用UDP协议，应用层则采用恒定比特率(CBR)数据流，网络的带宽为2Mbps。

（2）网络负载的计算公式为：

负载（Kb/s）=数据包发送率（个/s）X数据包大小（bit/个）X信源个数。 仿真过程中选取不同的网络负载对四种Ad Hoc网络路由协议的路由报文开销、数据分组成功发送率和端到端的时延进行分析比较，同时还比较分析两种不同网络负载分布下四种协议的不同性能变化。仿真中分别选取网络中的信源个数为10与20，通过设置不同的数据分组发送率使Ad Hoc网络具有不同的负载分布。

（3）仿真结果与分析

图3.2至3.7为四种路由协议的仿真结果，从仿真结果来看，四种路由协议随网络负载的增加数据分组成功发送率下降、路由包开销增大、端到端传输时延增长。

1）包转发率

从图3.2和图3.3可以看出，四种协议的数据包转发率皆随负载的增加而降低，但在负载较小时各协议的性能差别不大。DSDV路由协议受负载的影响最小，TORA随负载增加性能恶化程度最大，性能下降速度也明显大于其它三种路由协议。

图3.2 数据包成功发送率1

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工程硕士学位论文

TORA协议采用基于有向无环图（Directed Acyclic Graphic，DAG）算法的一种按需路由协议，对高度动态移动的网络适应性较好。由于该协议在进行寻路时，会出现一种类似距离向量路由协议中的“无限计数”问题。在开始查找新路由或路由断裂后重建时，多个节点同时独立进行寻路会使得网络路由聚合时间增加。网络负载的增加，从而增加了网络路由的平均聚合时间，降低了数据包的成功发送率。

图3.3 数据包成功发送率2

2）路由开销

从图3.4和3.5可以看出，表驱动路由协议DSDV的路由开销随网络负载的增加基本不变，按需驱动路由协议AODV，DSR，TORA在负载增加时路由包开销都有不同程度的增加。

DSDV为表驱动路由协议，移动节点周期性的向其邻节点发送路由信息，以维持各节点的最新路由表。当网络中源节点需要发送数据时，可直接从路由表中查找到最新路由进行发送数据，网络中负载的变化并不会增加网络的路由开销。

按需路由协议认为Ad Hoc网络是一个动态拓扑结构的自组织网络环境，不需要维护更新整个网络的路由信息。只有在源节点需要发送数据时启动路由发现机制进行查找路由。负载的增加使得查找路由的次数增加，从而增加了网络的路由开销。TORA的该项性能恶化程度仍为最大，较低的数据包成功发送率导致网络中节点不断的重新查找路由，从而大大增加了路由包开销。结合图3.4和图3.5

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基于位置预测的Ad hoc网络路由协议研究

可知，在网络负载达到120Kb时，应用TORA路由协议的网络己经开始发生拥塞。

图3.4 网络路由包开销1

图3.5 网络路由包开销2

3）端到端平均延迟

从图3-6和图3-7中可以看出，无论表驱动路由协议还是按需路由协议，端到端的时延都随负载的增加而增加。使用AODV，DSDV两种路由协议的网络端到端时延相对较小。TORA协议中，不断的重新查找路由在导致路由包开销增加的同时也使得数据包在网络中的传输时间不断增加，表现为较大的端到端的平均

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时延。DSR在负载较小时表现出很好的时延性能，但随负载的增加，其时延的增加速度开始增大。

图3.6 端到端的平均时延1

图3.7 端到端的平均时延2

4）不同负载分布下的网络性能

通过在相同网络负载下对两组仿真结果1与2的进行分析比较，Ad Hoc网络负载的分布越集中，网络性能就越好，这一点和Internet网络截然相反。在Internet

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基于位置预测的Ad hoc网络路由协议研究

网络中，负载的分布越均匀，网络的各项性能越优越，当负载分布过于集中时，由于容易在一条或者几条链路上造成数据包的拥塞，所以使得网络的各项性能都大幅度下降。在Ad Hoc网络中，由于无线共享信道的存在，当网络中信源的个数增加时，会使得MAC层的数据包碰撞机会增加，从而增加了该层的额外开销和数据包的丢失，进而导致网络层性能的下降。

通过对此四种协议在包转发率，路由开销和端到端平均延迟方面的仿真结果来看，网络负载较小时各路由协议的性能差别并不大，但随着负载的增加，不同协议的性能之间的差别明显增大，其中DSR，DSDV的整体性能相对较好。负载的增加对TORA性能的恶化程度影响最大，仿真表明TORA协议不适应较大负载的Ad Hoc网络。

仿真还表明即使网络总负载的大小与仿真环境完全相同，不同网络负载分布下的Ad Hoc路由协议的性能指标仍有较大的差别。这种差别对不同的协议，不同的网络性能的影响也不尽相同。

3.3 本章小结

本章对OMNeT++网络仿真平台进行研究，阐述其基本原理和仿真流程，详细分析Ad Hoc网络路由协议性能指标的评价通常选择的仿真环境参数和评估主要内容，并使用OMNeT++对AODV ，DSDV ，DSR和TORA四种Ad Hoc路由协议进行仿真分析，得出四种协议在包转发率，路由开销和端到端平均延迟方面，网络负载较小时各路由协议的性能差别并不大，但随着负载的增加，不同协议的性能之间的差别明显增大，其中DSR，DSDV的整体性能相对较好。负载的增加对TORA性能的恶化程度影响最大，表明TORA协议不适应较大负载的Ad Hoc网络。还表明即使网络总负载的大小与仿真环境完全相同，不同网络负载分布下的Ad Hoc路由协议的性能指标仍有较大的差别。

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