http://www.paper.edu.cn AODV 路由协议性能仿真分析 张蕊 1，惠晓威 2 1.辽宁工程技术大学职业技术学院计算机系，辽宁省阜新市（123000） 2.辽宁工程技术大学电子与信息工程学院，辽宁省葫芦岛 （121500） E-mail: fuxinzhangrui@163.com 摘 要：移动 Ad hoc 网络(移动自组网或 MANET)是指由一组带有无线收发装置的移动节点 组成的一个多跳的、不需要固定中心接入点或者基站支持的自治系统。对无线自组网 MANET 的 AODV 路由协议的性能进行了分析。为了解决 AODV 路由协议在高负载下路由 开销大，路由性能下降的问题，减少控制消息的派发,通过仿真，结果证明 AODV 协议路由 开销有所改善。 关键词：Ad Hoc 网络；AODV；仿真；路由开销 中图分类号：TN319 引言 移动自组网（Mobile Ad Hoc Network, MANET）[1]是由一组无线用户组成的自治集合。 Ad Hoc网络不需要有线基础设备的支持，通过移动主机自由的组网实现通信。与有线网络 相比，基于无线的Ad Hoc网络具有一些突出的特点:它是一种自组织网络，网络可以在任何 时候任何地点、在没有任何现有基础设施的情况下建立;节点在网络中任意地移动，自由加 入和退出网络，使网络拓扑结构频繁变化;移动节点常常依靠电池来提供能量，能量有限;移 动用户终端内存小、CPU处理能力低;有限的网络安全等。 路由协议作为影响网络性能的一个重要因素，是确保移动自组网正确运行的关键。目前 的Ad Hoc 网络路由协议可以分为表驱动路由协议和按需路由协议两类。美国大学的 P e r J o h a n s o n等人研究了表驱动路由协议（DSDV）和按需路由协议（AODV和DSR）的性能。 根据他们的仿真结果，在三种仿真环境下，按需路由协议 ( DS R和AODV)的性能都比表驱 动路由协议DSDV好很多 [2][3]。 文章借助OPNET，对AODV进行了仿真，分析了AODV的性能，通过较少控制消息的派 发解决AODV路由协议在高负载下路由开销大，路由性能下降的问题，并给出了比较分析。 1. AODV 协议 按需距离向量协议（AODV，Ad Hoc On-Demand Distance Vector）[4]是为具有几十个到 数千个移动节点的MANET网络设计的。AODV路由协议中有三种类型的消息控制帧：路由 请求RREQ，路由应答RREP和路由错误RRER。AODV主要包含路由发现、路由维护和邻居 管理等过程。 1.1 路由发现过程 当源节点需要发送数据而又没有到目的节点的有效路由时，就会启动一个路由发现过 程：向网络广播一个路由请求分组（RREQ），当收到请求的中间节点或目的节点有一条足 够新的路由到达目的地时，中间节点或者目的节点以单播的方式向源节点返回一个路由应答 分组（RREP），源节点收到该 RREP 后则开始向对应目的节点发送数据。在数据传输过程 中，当中间节点检测到一条正在传输数据的活动路由的下一跳链路断开或者节点收到去往某 个目的地节点的数据报文，而节点没有到该目的地节点的有效路由时，中间节点向源节点单 播或多播路由错误消息 RERR，源节点收到 RERR 后就知道存在路由错误，并根据 RERR - 1 - 

http://www.paper.edu.cn 中指示的不可到达目的地重新寻找路由[5]。 1.2 路由维护过程 AODV通过周期性广播Hello报文来监视链路连通性。Hello包的生存时间TTL值为1，只 能在相邻节点间传播。一个节点收到一个Hello包就可以新建一个邻居条目或者知道一个邻 居节点与自己依然保持连接。如果在一定时间内收不到一个邻居节点的Hello包，则认为该 邻居节点与自己不再连接，以这个节点为下一跳的路由都不能再用来传送数据，因此将这些 路由设置为无效状态。 2. AODV 协议性能仿真分析 2.1 仿真环境设置 利用Opnet Modeler 14.5对AODV路由协议进行仿真，构建仿真平台，建立背景拓扑图为 空的场景大小为10*10 meters的网络范围为办公室模型,以OPNET自带的MANET网络节点为 对 象 进 行 AODV 路 由 协 议 标 的 模 拟 和 仿 真 。 建 立 MANET-AODV_30_Nodes 、 MANET-AODV_50_Nodes、MANET-AODV_100_Nodes三个场景，节点数分别为30个、50 个、100个，仿真时间为30分钟，部分参数设置如图1所示。 图 1 节点部分参数设置 Fig 1 part parameters setting 2.2 仿真结果及分析 图 2 不同网络规模下的网络时延图 、网络开销和吞吐量 Fig 2 delay, load and throughput in different network nodes - 2 - 

http://www.paper.edu.cn 网络延时统计的是一个数据包从源节点路由层到达目的节点路由层所平均经过的时间， 包括路由查找时延、数据包在接口队列中的等待时延，传输时延及MAC层的重传时延，反 映了路由有效性。图2（左）为平均的延迟情况，可以看出AODV过程的延时情况是比较稳 定的。通过比较可以看出，随着节点数目增多，最佳路由数目和质量随之增高，所需要的传 播的延迟相应的减少。 开销即为平均每个数据包所需要的路由包的个数，它反映了网络的拥塞程度和节点电源 的效率。如图2（中）所示，可以看出随着路由缓存的建立, 网络开销也随之稳定，通过比 较可以看出，随着节点数目的增多，使得需找到路由数目比较多，路由开销增高。 网络吞吐量定义为在一个时隙内成功发送的数据包数量。一般指链路上所有通信数据总 的传输速率。如图2（右）所示，网络吞吐量较平稳，说明网络非常稳定。通过比较可以看 出，网络节点越多，吞吐量越大。这是因为节点数越多，节点间相距越近，路由建立和断链 修复越快，节省了时间。 3. 减少控制消息的派发 AODV路由协议做为一种平面反应式路由协议能及时反应网络拓扑变化，但在网络拓扑 快速变化时会产生大量的控制信息，增加开销，占用网络带宽和能量资源，并影响网络的其 他性能。AODV路由协议中采用Hello消息机制虽然可以即时更新路由信息，减少交换时延， 但增加了协议开销，尤其是在网络负荷很重的情况下，会降低网络性能。通过优化Hello消 息机制，减少控制消息的派发来减少路由开销。 3.1 仿真环境设置 复 制 场 景 ， 将 其 分 别 命 名 为 AODV_30_Nodes_reduce_routing_traffic 、 AODV_50_Nodes_reduce_routing_traffic、AODV_100_Nodes_reduce_routing_traffic。修改参 数的设置，部分参数设置如图3所示。 图 3 减少控制消息派发的 AODV 节点部分参数设置 Fig 3 part parameters setting in reduce routing traffic AODV - 3 - 

3.2 仿真结果分析 http://www.paper.edu.cn 图 4 网络时延、网络开销 、吞吐量 Fig 4 delay,load and throughput 通过仿真可以看出(图4)，减少控制消息的派发，网络延时会有所增加，但随着节点数 增多，减少控制消息派发对网络延时影响不明显。减少控制消息派发后，网络开销有所较少， 尤其在高负载情况下，路由开销的减少更明显。吞吐量在高负载下有所下降，但从总体上看， 此现象并没有造成网络性能的明显下降。 4. 结论 本文对AODV路由协议进行了分析。AODV路由协议在网络规模不是很大的情况下性能 比较稳定，但网络规模增大到一定程度时，因为其控制报文过多，使得路由开销过大，使得 网络性能急剧下降。减少控制消息的派发，通过仿真，证明较少控制消息派发后的AODV协 议路由开销有所改善。目前提出的MANET路由协议，都有其自身的特点和适用范围，在实 际组网中，使用者应该根据自己的实际需要选择能满足自己需要的协议模型。 参考文献 [1] 谭长庚，张芝华，王建新等.移动自组网性能评价参数的研究及仿真分析[J].计算机仿真，2008.25(1): 121~125 [2] Samir R. Das, Charles E. Perkins, Elizabeth M. Royer, "Performance comparison of two on-demand routing protocols for ad hoc networks", Proceedings of INFOCOM, March 2000. Tel Aviv, Israel. [3] Azzedine Boukerche, "Performance Comparison and Analysis ofAd Hoc Routing Algorithms", IEEE International Conference on, 4-6 April 2001 [4] C Perkins, E Belding-Royer, S Das, "Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing", IETF RFC 3561, July 2003 [5] 张蕊 惠晓威. Ad Hoc路由协议性能分析.辽宁工程技术大学学报，2008.27（增刊）：176~179 [6] 陈敏. OPNET网络仿真[M].清华大学出版社.2004 Analysis AODV Performance 1. Vocational College of Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China 2.Electronics and Information engineering Department, Liao Ning Technical University, Huludao Zhangrui1 , huixiaowei2 121500 Abstract Mobile Ad Hoc Network(MANET)is a multihop provisional autonomy system that is made up of a group of portable terminals with wireless transmitter，in which Mobile nodes communicate with each other without the required intervention of any centralized access point or fixed infrastructure. In this - 4 - 

paper, analyzed MANET routing protocol AODV performance. In order to solve the problem that AODV performance was reduced when the number of nodes increase, distributed to reduce the control messages, through the simulation results show that AODV performance has improved. Keywords: Ad Hoc network；AODV；simulation；network load http://www.paper.edu.cn - 5 -