AdHoc网中多信道OLSR路由协议研究

1、电子科技大学硕士学位论文ad hoc网中多信道olsr路由协议研究姓名：周懿申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：郭伟20050301无线移动a d h o e 硬件和软件的集合，主旻 战争步入高科技时代，x 性提出了越来越高的要习 医疗部门的抢险救灾、彳fe 卜孑0 utheproa n r w i n c n ow i ran e t )feebs e e p ee1rrse i n c sandt w ai v es s p a c k e ts i 1 i t y o f w i packt t h e s a reeu1t ss is1i m p o r tantfor（保

2、密的学位i本人声明所 作及取得的研矢方外，论文中h包为获得电子科堕至科技 r路由协'1i研究背景无线网络技术是当i 便的方式接入闷电子科技大学硕-队，无论是前方作战部队i 备。无线移动a d h o c f 理或物理上的连接。无线彳 互联的自动化通信网络，t 子网连接上下梯队。无线帀 联网，它支持多种业务服2 动性等特点。以美军为例，美陆军皇王型技本 议研究很大的借鉴作用。可以帀 用。为了更好的适应现彳 要求，本课题主要对以"i对无线移动a d h o( 主要功能、当前面$ 主要目标。电子科技大学硕的主要技术难点，给出解i 模块。第五章列出了四组3 的工作进行一个全面的总纟所

3、要面临的些特殊问电子科技大学第二童21网络背景概述211无线移动丿本文所论述的无线乖电台、计算机硬件和软/bsh仅要考虑到网络的互连互通、确保战场信息的正常传输，还应从军爭应用的特定需求出发，解决如何近实时地反映网络拓扑结构的变化和尽量减少无线信道负荷 的孑盾。214无线移动a d h o c网路由协议的冃标无线移动a d h o c网路由协议要满足一定的q o s要求<5 1 ,日标是快速、准确 高效、可扩展性好。>“快速”指的是査找路山的时间要尽最短，减小引入的额外时延。>“准确”指路山协议要能够适应无线移动a d h o c网网络拓扑结构的变化，提供准确的路山信息。&g

4、t;“高效”的含义比较复杂：其一指要能提供最佳路山；其二指维护路山的控制消息应尽量少，以降低路山协议的开销；其三指路山协议应能根据网络的拥塞状况和业务的类型选择路山，避免拥塞并提供q o s保证。> “可扩展性”指路由协议耍能够适应网络规模增长的需耍。22无线移动a d h o c网的网络结构2 . 2 . 1平面的无线移动a d h o c网的网络结构adho c网络有两种结构：平而结构和分级结构6】。如图2_1所示，左边的a d h o c网络是一个平面结构的网络，而右边的则是一个二级结构的a d h o c网络。平面结构中，所有节点地位平等，也被称为是对等式结构。与之相对的分级结构

5、中，网络被划分为多个簇（cluster）,每个簇山一个簇头（c 1 u s t e 參朮勰威ie（ e 1和s t e r m e m b e r ）组成。这些簇头组成了一个高一级的网络，而在 这个高一级的网络屮又可以分簇，形成更高一级的网络，直至最高级。任意两个 不在一个簇z内的簇成员z间的通信都要通过各口的簇头来屮转。平面结构的adho e网络结构简单，无需任何的结构维护过程。源节点和目彌闡的业幽環册那囉邀菊ss豫稳內跳御離嫌则蛊条瘵極斌題诡册址就较俶炯跻關廊 结构中节点的覆盖范i韦i比较小，相对较安全。平面结构的垠大缺点是网络规模受 限。在平面结构屮，每一个节点都需要知道到达其它所冇节点

6、的路ii。ii于节点 的移动性，维护这些动态变化的路山信息需耍大量的控制消息。网络规模越大， 路由维护的开销就越大。当网络的规模增加到某/卜程度时，所有的带宽都可能会 被路由协议消耗掉。所以平面式结构网络的可扩展性较差。图2-1平面结构v s ,分级结构2 . 22分级的无线移动a d h o c网的网络结构分级结构的最大优点则是可扩展性好，网络的规模不受限制，必要的时候可 以通过增加簇的个数和级数来提高整个网络的容量。分级结构中，簇内成员的功 能相对简单，基本上不需要维护路由，这就大大减少了网络屮路由算法对有限的 无线链路带宽的消耗。簇头的功能较为复朵一些，不仅需要维护到达其他节点的 路由信

7、息，还要知道所有节点与簇的关系。但总的说来，在同样规模网络的条件 下分级结构的路由开销要比平面结构的小。如果簇内通信的信息流量在整个网络 的通信量屮占较大比例的时候，各簇z间可以互不干扰地进行通信。同时于分级 结构给网络带來了不通的层次结构，可以在簇头实现功能较为复杂的q o s路山 算法，使网络的流量实现较为均衡的分布，提高整个网络的吞吐量。本文讨论的无线移动ad h o c网，主要连接一些移动子网，任务是使移动子接入到无线路山器，在无线路山器的覆盖区域内实现通过无线路山器屮继的通 信。图2-2无线移动a d h o c网的网络结构无线路山器是无线移动a d h o c网的网络节点，其地位与

8、前面讨论的分级结构中的簇头相当。网络的自组织、拓扑构成、中继与路由、用户接入控制和管理、 与有线互联网互连等功能主要由无线路由器来实现，因此具有传统路由器的拓扑 发现和路由功能。但在无线移动a d h o c网休系结构模型屮，无线路由器在概念 和原理上乂不完全是一个标准意义上的路由器，更适合于网络的自组织和移动特 性。无线路由器在其周i韦i形成一个无线覆盖的区域，在这个区域内的移动子网用 户可以通过该路山器实现与其他子网的通信。多个无线路山器构成一种蜂窝状的覆盖区域。无线路由器z间通过无线链路相连，以口组织方式形成如图2-b所示 的骨干传输网络，为移动川户的通信提供无线路由器z问的路由选择和口

9、报文 的屮继转发。图2-3 口组织方式构成的无线移动a d h o c网电子科技大学/两层体系结构与传纟 节点情况下大大减少了i 了网络的组网开销，易二 路由和管理的复杂性。2. 3无线信道的设f基于上述的网络结扌电子科技大学硕线路由器的接入网卡相同: 线路由器与其他移动子网】 适应不同的网络环境，连?线路由器的mac层采托4>44_44，一一 i电子科技大学路由和分组转发等技术彳制、路由技术和分组转移动子网移动子网无线主机之间必须能够互; 址来标识。每个移动子网; 个网关地址进行。移动子i 址方式来实现。这样，移; 而简化了路由选择过程。 路由器的网络信道接口和i 个接口分别说明其p的

10、编岀1网络信道接口的数据蔚组需要等待国路a 2，。电子科技大学31无线移动ad现有的无线移动a81 oe a c t i v ewra flag s电子科技大学硕t,然后再向邻节点传电子科技大学,存期往往很短，所以一些 络资源来寻找最优路由。 的时间。针对课题的需要，i 势在于能够很快的从路e 议，能够很好地控制分纟电子科技大学硕（如图3 - 2 ,图3 - 3 j 点之间的通信比较频繁的f 对于节点的移动性有更好白 大节点越密集，与传统链乐翻l 口4 0,03. 3 0lsr路山算法原理o l s r 路由协议是由 iljtfm ane，/mobileadhocne twork)a d h纵

11、那艦驚级种表驱动工作方式的优化链路状态路由协议。“，每个节点在自己的一跳邻居节点之中选择一部分节点作为多点屮继站(mu 1 t i p o i n tr e 1 a y , mvr),只有被选为mp r的邻居节点才负贲转发控制消息，节点zl'匸 毬地交换各种控制信息，通过分布式计算來更新和建立自己的网络拓扑图，被邻节点选为mpr的节点需要周期性地向网络广播控制信息。控制信息中包含了把 它选为mp r的那些节点的信息(称为mp r selector),只有mp r节点被 swfe,菲mpr节点不参与路由计算，非mpr节点不需要转发控制信息。0 l s r利用mp r节点进行选择性洪泛，有

12、效地减少了控制信息洪泛的规模。被选为mp r的节点在声明链路状态信息的时候只需要声明与mprs elec 之间的锥路状态信息，而不需要声明与所有一跳邻居节点的链路状态信息，通过 这种方式，压缩了路由控制分组的长度。被选为m p r的节点通过发送控制消息周期性地向全网声明通过自己可以到达自己的mp r s elector。在路山计算的过程屮，通过m p r形成从个节点到网络中其他节点的路由。节点在从自己的一跳邻居节点中选择mp r时，必须选择和自cz间存在双向対称链路的节点，采用这种策略形成的路由避免了数据分组在单向链路上传送 时如何获得分组接收确认的问题。0 l s r主要采用两种控制分组，h

13、ell 0分组和t c (topologycontrol) hee0用于建立一个节点的邻居表，其中包括邻居节点的地址以及本节点到邻居节点的延迟或开销，0 l s r采用周期性地广播h e l l 0分组来侦听邻居节点的 状态，节点之间无线链路的状态包括：非对称键路，对称链路，连接mp r的链 路。同时hello分组用于计算该节点的mp r, hello分组只在跳的范|韦|内 广播，不能被转发；与z相反，tc分组必须被广播到全网，在tc分组屮包含 纽藉娠送出网络鮒掏带h选为m pr的邻居节点的信息，节点根据收到的t c分在初始化阶段，如图3 4所示，当节点a收到一个來自于邻居节点b的hello分

14、组，a将b放入自己的邻居集屮，并将到b的链路标记为非对称状态，然后，在a向b发送hello分组时，在hello分组屮就包含冇b是a的非对称状态的邻居节点的信息，当e收到该hello分组时，b就将在邻方 酬簷朋阚淞，同理，在b再次向a发送hello分组时，hello分组中就包含了a是b的对称状态的邻居节点的信息，当a收到该hello分组时，a就在邻居集中将b的状态更新为对称状态。z后，人、b再分别计算自己的mp r,在后面的heu。0分组交互中会包含各自的mp r信息。mp r是为了减少网络中控制信息的转发而采用的种优化方法，如图3-5 所示，该图林识了节占1的郭庄节必口郭氐节网的节占建&

15、; 起一张完整的网络拓扑图，必须将tc分组洪泛到全网，同时，考虑到无线链路节点的邻居节点中选择一部分节点來转发t c分组，这些被选中的节点称为多点中继站（mpr）。网络中各节点独立地计算自己的mp r,在计算mp r时采用的方 法是：节点与mpr之间必须是双向对称链路，节点所发送的分组通过m-pr的 中继，能够到达所有的两跳邻居节点，如果能够满足这一点，那么mpr就能有效 地进行tc分组的转发，同时，应该使mpr的数量尽量的少。如图3-6所示， 采用m p r机制对路山控制消息进行选择性的洪泛可以冇效地减少整个网络范围 内的路山控制消息数量，随着网络规模的扩大，节点数量的增加，节点密度的增 加

16、，采用mp r机制的优势会更加明显。$1 用 t 0图3 5节点的两拶&邻居节点和m p r如图3. 5所示，每个节点都要周期性地转发tc分组，在tc分组中就包含了将该节点选为mp r的邻居节点地址（称为mp r s elector）,当节点2禾 i便舗点1发送的t c分组时，节点2和节点3首先判断自己是不是属于节点1的mpr,节点2和节点3都发现自己属于节点1的mp r,它们再根据tc分组屮的序列号來判断该tc分组是否是最新的，如果是，则传发该tc分组，否则丢弃该分组；而其他的两个邻居节点都发现自己不属于节点1的mpr,则不转发该t c分组。通过m p r机制來控制t c分组在网络屮

17、广播的规模，减少控制分组给网络带来的负荷，同时避免形成广播风暴。为了压缩tc分组的长度，通常在tc分组中并没有包含源节点（节点1 ）所有邻居节点的地址，而仅仅是其mprs e 1 e c t o r的地址，这些消息足以让网络屮的各个节点形成网络拓扑图，进而独立地根据最短路径优先的原则来计算路由表。图3-6无选择洪泛和选择性洪泛务在wmj刻效前必魏路是非被删酚鮒删（1祢时m e刻和 time电子科技大学硕二0 l s r中的控制消店 的分辨出收到的控制消息贷 要求对p分组格式作任何由0 l s r被模块化为- 明了在一个独立的man1 测和邻居节点发现，路由白 用端口为6 9 8的udpf信（i

18、； p犁审确貼魁払电子科技大学彳3 . 4 . 2 0 l s r路由协乍邻居信息表存储了冷s e 1 e c tors 信, a j护tessi g h b at,s 月)7m择_4皇量型塑本* 协议研究量，如选用带宽或者时延'3 . 4。4 o l s r路由协议匚0 l s r路由协议中 路由，包含四个部分：目 表项有效时间。f . £ d e s t a d d r2 1 d e s t al i(瑶 ky鱼至科信道9 d e s(srnri rtimer ( 8m團織觀翻斷脅删 理堆«翁居节点僅电子科技大学硕-h e(l i n k c o(8 b i 1

19、» h e 1 1 o ：表示消息的类型，.消息再将数据分组转电子科技大学彳3 . 5 . 4 data 分组格:r e t r y t(s b its> p r e v i o u s h(e ± r凰 p辽l分纟电子科技大学硕-地链路信息表存储了该节止 本地链路信息表作为消息e 新其本地链路信息表，h 如下：1收到h e l l(地链mea表里面找不彳l_n e i g h b o那公按下面的形电子科技大学,对于he li的地址.1如身12否贝n_ r an_2o r :nt对于h e l删剜做岫电子科技大学硕t路连接的两跳邻居节 通过它们才能到达某些 m p r

20、到达的两跳邻居 为第三步：如果此时在 那么重复以下步骤，個(a)对不是mp 没有瞥僵加 节点，如果有多个跳邻居节点集，拓扑表电子科技大学彳节点收到邻居节点/ time),然后按照e 1如果邻居节'2如果在本节丿t_ 1 a s 说前该鋼 3在本节点的?t jnw 记製46rmt a b妙供*瞥卷了 he。电子科技大学硕在0 l s r中计算路f 需要来对链路带宽，时延, 短，具体按照如下的步骤i1 .删除路由表中2 从对称的邻居入路由表r d e s t at e d 1 i n k$!az一电子科技大学t a b 1 e w i t h ：r_ d e s t 一 tuple：接下来

21、向路 2开始，按照下31对于 条表项的r_d 春在d e s t 一 条新替题s t r ;.8? n ie f方法如帀:d e ；电子科技大学硕:在后面的仿真模型中, 点模型采用了 8个独立工彳 可以同时收发。在无线信i各个信道定期报告 到端时延，信道彳根据上述的3个参 选择性能最好的彳刪iiw輕磺碱痴皇子科技大 协议研究<1 > n o r mm谕喲騎僦的0 l s< 2 > f a s t mode 是二量）较差时采用的由协议所采取的方式 的节点仅仅采用更高电子科技大学硕3. 8. 3self ada< 1采用适当的时间i'e i咚期蒯歸卜的的比值r

22、 o u t e t >箱果】k夫芋9* / 册仙 源数据发送频率,才在经历了一段时间之后，如垛电子科技大学彳消息来确定与它的m 通过它的mp r向全对于处于fastn 起自己的mp r,因为石 地了解自己的两跳邻居千 将是非常笨拙和低效的。上述自适应机制的i8 .1 , a电子科技大学硕第四无线移动a d h o c 技术提供移动子网之间的 利用网络仿真软件0 pn1 搭建无线移动a d h o c 同时对传统的0 l s r路|电子科技大学彳力包含丰富的网络设备杉 模型。模块化设计。不仅网经 块组成。为设备的修 力强大的统计功能。提住 大。为友好的界面。尽可能衣(s10电子科技大学硕

23、1）无线路由器的随0 pne t中为支持 以手劫畏定一条折线作为 和在线段末端的停留时间 围）做随机移动。这是t 的。° 2）无线路由器没有在仿真分析中希望节电子科技大学以通过设置使它们工作勺前面提到，路由器 路由算法。不过，无线5 h o c节点是单端口的, 需要重新编写o l s r 器的模型，是整个网络42）节点随机移动 trajectory电子科技大学硕4. 5仿真内容搭建基于无线移动a 用0 l s r路由协议的无纟 对网络中涉及的技术参数） 真分析：改变网络中节点移动速, 考察改进前的o l s :电子科技大学,一定的速度，完全随机土 是在该模型下仿真得出白 之间的各种可

24、能的情况。o pne t中为支扌 手动魏一条折线作为玄 在线段末端的停留时间（范围）做随机移动，n 的。452协议性能评估参数评价一个无线移动网络的协议性能是否优良，主要有以下儿个评信参数【3”。路由协议开销rout i n g o v e r h e a d （单位：b i t / s ）：单位时间内网络屮全部节 占发八'' 送的路山控制分组的总数（路由控制分组包括hello分组和tc分组）。才数据包成功接收率（单位：）:该参数统计的是所冇目的节点接收到的数据包数量和所有源节点发送数据包数量的比值，从这个比值屮可以看出整个网络的数据成功传递的数量，以及在传递过程屮11于链路故

25、障丢失的数据量。该参数能很好的反映出该路由协议在传输数据时的效率。端到端延时（单位：秒）：该参数统计的是一个数据从源节点到成功到达目的节点所经过的时间。该参数能反映网络是否通畅，时延越小证明网络越通畅。网络吞吐率throughput （单位：bit/s）:该参数统计的是所有节点在单位时间内接收到的数据量，该量直接反映了网络对于数据业务的承载能力。无线路由器缓冲区数据包个数f单位：包）：该参数统计的是所有的无线路由器缓冲区内存储的数据包的个数的总和。数据包个数越小，说明数据在无线路山器内停留的时间越短，到达无线路山器的数据能够更快的传发出去。该量可以从一定程度上反映网络性能的优劣。46仿真系统概

26、述无线移动a d h o c网仿真系统在两种网络场景下分别是由4 0个，10 0个无红路山器组成的。本文主要研究无线移动adho c网路曲协议，因此仿其重点在无线路山器z间的路由协议性能，没有涉及到无线路山器与移动子网z间的通信问题。4. 6. 1主要仿真参数设置孑无绻路山隣.的通f融湧境参數m unicationrange）： 3 0羽屈幽覆盖面积（n e t w（）r k a r e a ）：两个场景分别为lxl k m 2和一一型茎茎堂堡主笙芒！垒!竺塑圭墨堡垄旦望垦堕宴垫望堑塞无线路iii器在网络覆盖面积屮采用随机的散布方式，如图4。1所示。4. 61 . 2负载参数数据分组产生的时间

27、间隔分布函数(intefarfivalpdf)：対长度(packetlength)： 10 2 4bits分组产生平均时间间隔(interarrivalargs)；9数萌各昴开始发送时间(s t a r t t i m e)：仿真开始的第5秒数据分组结束发送时n (endtime)： i n f i n i t沙数据分组目的tth (interlocutor)： random,节点每发送: 个数影純更换一图4 一 1无线路ii器的散布悄况这里需耍说明的是，由数据包的报文格式请参见35节，两种协议均为每秒 发送2 0个数据包。在同样的业务负载下，能够对改进前后两种路山协议的性能进行更加精确的比较

28、。4移助时mj.间昵移动参数t i m e r ) ： 1 s>移动步长(s t e p_d i s t )；仿真时设定移动步长和移动间隔时间的比值就是无线路由器的移动速率。本文采川三种速率进行比较，分别是低速(5m/ s )、中速(1 0 m / s )和高速(2 5 r r d s )。4 . 6 . 1 . 4 |办议参数>h e i i . 0消息发送周期(hello rnter va】.)：3 s为fasthell 0消息发送周期(h e i j.玳t e r w 山)分三种周期 f a s t s p e e d = 0 . 8 s , f a s t erspeed

29、= 0, 5 s , fastestspeed = o. 3 sneighbi-iol15time = 2s；>t 0 p_h 0 l d t眦2 6 s :>d hold t /me= 3 0 s ；hell 0_i q t e r va l=i s :>mintcinterval = 2 s ；>t c i n t e r va l = 4s：>t t l初始值(ttlst art)： 8> 最大 t 丁1.值(ttltreshold) : 8>网络直径(netdi ameter)： 8>网络业务持续时间(simulationtime)： 6

30、 00 s4. 6. 2仿真功能模块介绍4. 6. 2. l无线路由器模块无线路由器主耍功能是计算路由和中转报文，在这个模型中包括s o 1 1 r c e模块和s i nk模块，网络接口层模块，网络层模块，分组调度模块，链路层及物理层模块。如图4 2所示。鼻子科技盔蹙纟颉士造穿：a d h o c网中多信道0 l s r路 由协议研究aup sink sic图42无线路山器的节点模型> s r c模块是节点的数据源，从仿真的第5秒开始，节点开始发送数据分组， 数据分组的间隔时间采用指数分布。采用数据流的形式，节点每发送3 2数据 分组，更换一次目的地址。a p p模块是节点的应用层，以

31、该节点为h的的数据包被上传至，_sinkapp. sink 进行处理z后销毁。o 1 s r模块对应无线路山器的网络层，是无线路由器的核心模块，也是_脫?真的心婪检验对象。它的作用是实现olsr路市算法，主要功能包括路山> p a c k e t模块对应于无线路由器的分组调度模块，它的作用是实现 s c h e d u1 i nil r i o r i t ywf 2 0 +复合的算法，是以假设的业务模型为出发点的。假设 务往类。第一类，非常紧急。这类业务对时延要求非常高，但总量很少，约占全网业务量的5%；笫二类，紧急。这类业务对时延要求较高，总量仍不多，约占全网业务量的1 0%。第三类

32、，普通。多数属于这类。包含数据, 语音，视频等多种业务类型，总量大，不紧急。>w 1 a nma c模块对应无线路山器的mac层。要在其中需要做一定的修改使得无线路由器mtaig层鹼逸緞掘诙败i时能够跑嫡嘤做s些的> 改俊紳它匕i ng模块，从而使w 1 a nma ci n t f模块z间的实现交互，使得无线路由器mac层能够及时地将 下层信道的状况报告给w 1 a n一m a c i n t f模块。该模块采用8 0 2. 1 i 也swk / c a接入方式。,1 a nm a c i n t f模块是无线局域网媒体访问接口模块，负责传递无线i 由器轨和链路层之间的数据信息和

33、控制信息。要在其屮需要做些的修改使得它与w 1 a n m a c模块z间的实现交互，根据w 1 a n_m a c模块提供的下层物理信道的状况进行处理，按照信道选择机制（参阅3. 7节）在8对信道之中实现信 道选择。 w 1 a n一 t x一 1 oca 1和wl a n_ r x_ 1 oca 1模块的作为节点的无线; 口，粛观磁（言乗粗無频跳频方式，可以根据需要设置不同的频率，在这里采用了8对独立的收发模块。46. 3算法模型介绍4. 6. 3. 1改进的olsr算法模 型按照rfc 3 6 2 6的规定，建立起传统的o l s r的算法模型，并在此依照selfadapting的思路建

34、立改进的0 l s r的算法模型，节点采用normalmode和fastmo d e 2种模式，fasthell 0消息采用三种不同的周期，分别进行处理，如图4 3所不o下面简要说明o 1 so u f i n吕模块中的各个状态的操作流程。1 ） i n i t 状态：当仿真开始时，过程模型首先进入i n i t状态进行o lsffouting核 操作。脚隊臨要有：调入用户定义的属性和参数。初始化过程模型的全局变量，如本地路山表、网络拓扑表、本地链路信息库等等。设置屮断优先级。j型垫盔兰堡主丝奎！垒 坚！塑主童堕塑旦兰呈垦堕宣垫哩 窒图4 3ol s r _ rout i n g模块的状态转换

35、图在事件表屮注刖一个在h e l l 0_ 1 n t e r v a l时刻触发的屮断，以便让无线路由器节点定时发出维护链路状态的h ell 0报文。在爭件表中注册一个在t ci nt e rval时刻触发的中断，以便让无线路山器节 点定时发出维护链路状态的t c报文。才注册统计量。当初始化操作完成以后，过程无条件转换到i d 1 e状态，等待下一个事件发生。2 ) i d 1 e 状态：o 1 s r _ rout i n g模块在i n i t状态完成任务后，立即跳转到idle状态，筹待你 发事件的发牛。§ ) q电匕4再咕檢块補隔h ello_i nte r v al时间进入

36、s e n d_h e : 定期血瓦屁匚以0报文给邻居节点。4 74 ) send 一 t c 状态；o 1 s r r o u t i n g模块每隔tc i nterval时间进入s e n d_t c状态一次，定期 送丁的艮文给邻居节点。5 ) lowe r l aye r_a r v l状态：当o 1 s r r o u t i n g模块收到来自下层的报文流后，仿真核心触发一个lowe r_l aye r_a r v l事件，进入r c v_u p c o m i n g s t r m状态。检查收到 报文的类型：如果是数据包，检查目的地址是不是在本节点的地址,如果是,则将报文向上层

37、递交；否则，需要对数据包进行转发，根据节点的目的地址在本地路由表屮检索与z匹配的表项，得到转发该数据包的下一跳地址，在数据包存储下一跳地址的域中进行更改，完毕z后再将该数据包发往下层；为如果是h e l l 0消息，节点应该根据h e l l o消息的内容对链路状态信息库进行更新，具体操作如3. 6. 3所述；如果是f a sthell o消息，仍然按照处理h e l l o消息的方式來对f a sthello消息进行处理，此外，如果该节点所处的状态为n o r ma 1 mo d e,需要向发送fasthell 0消息的节点回送个空的fasthell 0消息；如果是tc消息，节点应该根据t

38、c消息的内容对网络拓扑表的内容进行更新，具体操作如3.6,5所述；6 ) data _t r a n s m i s s i on状态当o 1 s r r o u t i n g模块收到來自网络上层的报文流后，仿真核心触发一个upperlayer_arvl事件，进入da tatransmissio n状态，按照网络节点的模型，来自上层的报文流均为数据业务报文，检查收到报文的目的地址，并调用对应函数进行处理。"out t o一f i 1 e 状态为了更直观地观察各节点内部的路山表，网络拓扑表，o 1 s r r o u t i n g模块每 飘盧3 (知1m根繼窑軽彳械齡输出一次节点的

39、路由表，网络拓扑表到一个wo r改进的o 1 s rrout in g模块增加了这一个状态，olsr rout in g模块每隔 control_t ime对节点路由表进行一次扫描，用于判断节点的路由性能，进而决定 节点是否应该进行n orma 1 m o d e和f a s t m o d e之间的切换，如果需要从normal mode切换到f a s t m o d e ,需要进一步根据节点路由表表项的多少來确定控制消息 的发送频率，具体操作如38. 3所述。10) f a i 1 uretransmi t 状态：当mac层传输失败时触发nack事件，进入状态，_arvlfa i 1 操作

40、腌如卞:丁 r a n sm 1七检查数据包的重发次数，如果数据包的重发次数小于3,将丢失的数据包送 入缓冲区等待重发，将数据包重发次数加1;否则，如果数据包的重发次数 大于3,丢弃该数据包。节点取消丢失数据包相关的a c k一t i m e o u t事件。4. 6 . 3. 2移动管理算法模型网络小有一个移动管理算法模型來专门管理和控制节点的移动，从而模拟实 际环境中节点的移动情况。在系统初始化完成后，该模型周期性地更新各个节点 的位置，从而使得节点可以在仿真区域内自由移动，由此引起网络拓扑结构的变 化，如图4 4所示。1 ) i n i t 状态：当仿真开始时，mo b i 1 e模块首

41、先进入i n i t状态进行初始化操作，读取移动 模块的各种参数，初始化节点的移动角度和移动偏移量。2) idle状态m o b i 1 e模块在i n i t状态完成任务后，立即跳转到i d 1 e状态，等待触发事件的发生。图4 4移动管理模型状态传移图3 ) change 一 p o s i t i o n状态每个节点第一次更新位置的时间是在仿真开始后1秒钟时间内按照均匀分布的概率随机确定，以后每隔一个周期(p 0 s t t i me r)就更新一次。进行位置更新时，该模块先获得节点当前的坐标(x o , y o),然后根据如下公式获得节点的新坐标(x 1 , y 0 :xl=xo+th

42、 i snode>step d i s t 0 c 0s e :yl=yo+th i s n o d e>s t e p_d i st +sine!注：>thi snode. >ste p_d i s t为节点移动步长，可以对不同的节点设置不同的不长， 使得不同的节点运动速度冇快慢之分：>0为移动方向，每次位置更新时，在0 0到3 6 0 0 z间按照均匀分布的概率随机 确定。把新的坐标值赋给节点，使得节点移动到新的位置。在仿真过程屮，我们可以通过改变位置更新周期和一次改变步长的大小来控制节点移动的快慢，从而控 制网络拓扑结构变化的剧烈程度，同时我们可以使得不同的

43、节点采用不同的移动 速率，从而更好地与实际情况相吻合。蹈緡»»翹度数电子科技大学,仿真实验主要考察彳 议之间在不同环境下的足 下的表现，从而确定改左 及0 l s r路由协议更方 境。.本文共仿真了四组:513实验数据及分析仃 o c c co :ai-八"出亡内57 fvrjcid(a)数据包成功接收率(b )端到端时延'（l塀生霰紳阿散齬色不數站打门恥:副0比t共0.3rih协仪f那 r-忆我肉01s2应由惋汶jj.i.j i（c）无线路山器缓冲区数据包个数、叶逾曲 srwa1j117加疳:协iy 卅mn岡（d）协议开销从以上仿真数据屮可以看出，基于表

44、驱动方式丁作的o l s r路山协议组网速度较快，网络能够较快地趋于稳定状态，当无线路山器以5m/ s的速率低速移动时，改进的o l s r路由协议的协议开销比传统的o l s r路山协议要高一些。两种路由协议的数据包成功接收率也很高，达到了 9 4 %以上，同样，改进的o ls r路由协议数据包成功接收率要比传统的o l s r路由协议略高一些（大约3个白分点）。两种路由协议路由器缓冲区数据包个数都比较少。改进的olsr协议端到端时延这一参数上和比改进前有所降低。山于改进后的0 l s r路山协议使得网络处于较好的运行状态，所以网络乔吐率比改进前有所提高。总之，无线路由器低速运动时网络整体性

45、能较好，路由1办议改进后i办议开销冇所增加，数据包成功接收率，网络吞吐率都比改进前冇所提高，端到端时延和路由器缓冲区数据包个数比改进前有所降低，网络整体性能有所提高。52仿真实验二：无线路由器中速移动时的两种路由协议性能比较5 . 2. 1实验冃的0 l耶:関齡!的屈呗验胎;«倔进幟（以ii 3）附务由协讷删1鹹徽时，传统的522实验环境网络覆盖面积：1 x 1 km 2 无线路山器节点数量：4 0个路由器移动速度：1 0 t r g s5. 2. 3试验数据及分析s qc(a)数据包成功接收率(b )端到端对延(c )无线路山器缓冲区数据包个数f；勺饮讦口佢讥：vj 一件鮒olsp

46、廉止协$(d)协议开销(e )网络吞吐率从仿真数据屮可以看出，当无线路由器以1 om/ s,也就是每小时3 6公里的 速度移动时，改进的olsr协议的协议开销与改进前的开销相比增加不大，但是 数据包成功接收率却乂大幅度提高，从大约8 5 %提高到9 6 %左右。端到端时延 也得到了明显的改善，山00 6秒下降到0. 0 2秒左右。随着数据包成功率的提高 觸獭陰働赧谢齟船爛鵬蕭性能iwj删啟遡的硼加磁由协议种路山协议在无线移动a d h o c网这种网络环境下的适用范围。53仿真实验一一:无线路由器高速移动时的两种路由协议性能比较5. 3. 1实验目的本实验的目的是验证当无线路由器以2 5m/

47、s的速度高速运动时，传统的o l s r路山协议和在此基础上改进的o l s r路山协议的路山性能。5. 3. 2实验环境网络覆盖面积：lxl km 2无线路由器节点数量：4 0个路由器移动速度：2 5 m / s53 3试验数据及分析（a）数据包成功接收率(b)端到端时延(c )无线路由器缓冲区数据包个数a d h o c网中多信道0 l s r路由协（d ）协议开销（c ）网络吞叶率从仿真数据屮可以看出，当无线路由器以2 5州s ,也就是每小时9 0公里的 速度移动时，改进的ols r协议的协议开销与改进前的开销相比增加较多，由于 无线路由器移动速度很快.网络拓扑变化剧烈，数据包的成功接收

48、率都比较低，电子科技大学去，影响了整个网络的勺总之，当无线路由 变化剧烈，而olsr 先计算好包含全网各节 据，但是在这种网络拓' 送大量的路由控制消息 由控制消息使得无线信5. 4. 3试验数据及分析(b)端到端时延(d)协议开销“门人时何巧仇十?*!. *< /*?.*1 »r丄.(e)网络吞吐率在该场景中，节点运动的速度非常缓慢，所以网络拓扑变化不剧烈，因此采 用传统的o l s r路山|办议。从仿真数据屮可以看出，由于网络的拓扑变化菲常缓慢，所以采用表驱动方式工作的olsr路由协议在各项网络指标上均能取得极好的效果。同时，由于ols r对于路山控制消息采用选择性

49、的洪泛方式，对于这样的网络场景：节点分 布非常稠密，节点z间的通信非常频繁。olsr路山协议愈发能体现出自己采用 mpr较z于传统链路状态路由协议节省无线信道带宽的优势，因为在传统链路 状态路由协议中，対路由控制消息没有采用选择性的洪泛，应用丁这样的网络场 景时无选择的洪泛会造成无线信道拥挤不堪，最终使得网络瘫痪。55仿真实验结论山以上四组仿真实验可以看出，采用改进的o l s r路山协议的无线移动a dh o c网的网络性能比传统的o l s r路由协议有很大的改善。尤其是当无线路山器 移动速度达到1 on】/ s的时候，网络性能的主要体现：数据包成功接收率山8 5% 所以改进的o l s r路山协议在数据包成功接收率方面没有提高很多，但是在端到 端时延、网络吞吐率和无线路ii器缓冲区数据包个数方面，改进的olsr路由|办 议比传统的olsr路由协议