IMAODV路由協(xié)議在高速移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò )中的應用

1.2.4 鏈路修復的改進(jìn)
由于IMAODV路由中每個(gè)節點(diǎn)對路由應答包具有偵聽(tīng)功能，所以主路徑上節點(diǎn)的一跳鄰居都能夠偵聽(tīng)到此包，所以都能通過(guò)主路徑上的節點(diǎn)建立到目的節點(diǎn)的路由，這樣就形成了多個(gè)到目的節點(diǎn)的備份路由。當主路由上的某條鏈路斷開(kāi)時(shí)，便可以通過(guò)路由請求RREQ進(jìn)行局部修復。為了減小路由請求的開(kāi)銷(xiāo)，本文設置了路由請求的生存期為2跳，中間節點(diǎn)收到路由請求時(shí)，若路由生存期不為0，則查找自己是否有到目的節點(diǎn)的路由。若有，則按原AODV的方式進(jìn)行應答，若沒(méi)有則繼續廣播路由請求消息，直到生存期變?yōu)?時(shí)丟棄包。當局部修復失敗時(shí)，節點(diǎn)再廣播路由錯誤包。
1.2.5 IMAODV路由協(xié)議
　IMAODV在路由請求、路由應答以及路由表中添加metric字段，以記錄路徑上每個(gè)節點(diǎn)的累計路由度量值。當源節點(diǎn)需要通信路由時(shí)，先初始化metric為0，再廣播這個(gè)RREQ包啟動(dòng)路由發(fā)現過(guò)程。中間節點(diǎn)的路由表段中添加一個(gè)rt_metric，記錄從源節點(diǎn)到該節點(diǎn)路徑上的路徑度量最小值，中間節點(diǎn)收到非重復的RREQ包時(shí)，將自身的metric值累加到路由RREQ中的rq_metric上，再繼續轉發(fā)。如果節點(diǎn)已經(jīng)收到了同一源節點(diǎn)相同的廣播ID的RREQ，且包的目的序列號大于路由表中序列號，則直接更新路由，若相等就通過(guò)比較rq_metric與rt_metric，選較小者作為本路由表項中的rt_metric，即更新路由表項再轉發(fā)包。當路由請求包到達目的節點(diǎn)時(shí)，目的節點(diǎn)將選擇一個(gè)擁有較小metric的路由，發(fā)送路由回復RREP。路由應答是以單播的方式傳送，接收到此包的節點(diǎn)時(shí),首先根據接收包中下一跳信息判斷本節點(diǎn)是監聽(tīng)節點(diǎn)還是正常的路由應答節點(diǎn),如下一跳ID不等于本節點(diǎn)ID，則本節點(diǎn)是監聽(tīng)節點(diǎn)，此時(shí)記錄到目的節點(diǎn)的路由后不再轉發(fā),否則是主路徑上的節點(diǎn)，則按照傳統AODV路由應答的方式進(jìn)行處理。圖3為IMAODV路由建立的流程。
在圖3中，路由建立或更新是根據路由序列號和路由度量值來(lái)決定的。如果是第一次收到路由請求包，則建立路由；若收到請求包中的目的節點(diǎn)序列號大于路由表中存儲的目的節點(diǎn)序列號或是等于路由表中存儲的目的序列號，但路由表中的路由度量值大于請求包中的路由度量值，則更新路由?！笆欠窈雎浴睓z查是否收到重復的包，若是，則丟棄；否則更新路由表和請求包信息再轉發(fā)。

2 仿真分析
2.1仿真環(huán)境
　仿真工具采用NS-2.30[7]版本，網(wǎng)絡(luò )的拓撲環(huán)境是一個(gè)包含50個(gè)移動(dòng)節點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )模型，節點(diǎn)隨機分布在1 000 m×1 000 m的正方形區域內，并設置節點(diǎn)的移動(dòng)速度在0 m/s~40 m/s之間,每個(gè)節點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)接口帶寬為2 Mb/s,有效無(wú)線(xiàn)發(fā)射范圍為250 m,鏈路層采用無(wú)線(xiàn)802.11 MAC協(xié)議,在50個(gè)節點(diǎn)中隨機產(chǎn)生4對恒定比特率的CBR連接，每個(gè)分組的長(cháng)度為512 B,每秒發(fā)送4個(gè)包,為了考察改進(jìn)的協(xié)議在網(wǎng)絡(luò )仿真環(huán)境中的性能，本文將模擬節點(diǎn)速度在0~20 m/s時(shí)由于停留時(shí)間(pause time)、網(wǎng)絡(luò )中節點(diǎn)間最大連接數以及節點(diǎn)的速度的變化對網(wǎng)絡(luò )吞吐量的影響，還有節點(diǎn)移動(dòng)速度變化對網(wǎng)絡(luò )平均端到端延遲的影響,設置了在相同環(huán)境下與AODV作比較，給出了仿真結果。
2.2 仿真結果及性能分析
圖4顯示了端到端延遲與節點(diǎn)移動(dòng)速度的關(guān)系，由此可知IMAODV協(xié)議的平均端到端延遲隨節點(diǎn)移動(dòng)速度的增大優(yōu)于A(yíng)ODV協(xié)議，其原因是在路由度量中考慮了每一跳的延遲，且改進(jìn)的HELLO機制的發(fā)送頻率與節點(diǎn)移動(dòng)速度有關(guān)，能較快地發(fā)現路由斷鏈情況并做出相應處理。圖中節點(diǎn)最大速度為5 m/s時(shí)，由于處于低速狀態(tài)，IMAODV優(yōu)勢并不突出，較AODV的延遲大，但是隨著(zhù)節點(diǎn)的移動(dòng)速度的增加，IMAODV的平均端到端延遲低于A(yíng)ODV；當節點(diǎn)最大移動(dòng)速度達到40 m/s時(shí)，IMAODV的延遲約為AODV延遲的1/2。從總體來(lái)看,隨著(zhù)節點(diǎn)移動(dòng)速度的增加，IMAODV延遲有所下降。

圖5中IMAODV在路由度量值和HELLO消息機制中考慮到節點(diǎn)移動(dòng)速度的影響，并且節點(diǎn)具有偵聽(tīng)路由應答的功能，使其具有多條到目的節點(diǎn)的路由。這樣在斷鏈的時(shí)候能夠及時(shí)地恢復路由，進(jìn)行數據傳輸，隨著(zhù)節點(diǎn)速度的提高，IMAODV的吞吐量明顯優(yōu)于A(yíng)ODV，如圖5所示,在節點(diǎn)最大移動(dòng)速度為10 m/s和15 m/s時(shí)，IMAODV能提供比AODV高29.4%和34.3%的網(wǎng)絡(luò )吞吐量。
圖6中反映了節點(diǎn)停留時(shí)間與吞吐量的關(guān)系，此時(shí)場(chǎng)景中節點(diǎn)的最大移動(dòng)速度為20 m/s,停留時(shí)間在40 s、50 s以及150 s時(shí)，IMAODV的吞吐量較AODV略有下降，原因是這些場(chǎng)景中中間節點(diǎn)的移動(dòng)速度較小，由于新協(xié)議中路由度量是多個(gè)方面的折中考慮，所以在移動(dòng)速度不明顯的時(shí)候，IMAODV的優(yōu)越性就不太明顯，但總體性能較AODV好。