AdHoc無線路由DSR協(xié)議的研究及改進(jìn)

劉軍旭

（陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西咸陽,712000）

0 引言

AdHoc是一個(gè)拉丁詞匯，在拉丁語中它的意思是“為了這個(gè)目的”，而AdHoc網(wǎng)絡(luò)區(qū)別于一般意義上的網(wǎng)絡(luò)，它是一種獨(dú)特性的網(wǎng)絡(luò)，一種既沒有有線基礎(chǔ)設(shè)施支持也沒有固定路由器的移動網(wǎng)絡(luò)，所有的節(jié)點(diǎn)都在不斷的移動，處于不斷跳動的變化中，又可稱其為多跳網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)均由移動節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，雖然每個(gè)節(jié)點(diǎn)都處于動態(tài)過程中，不斷地移動，但是各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間可以以任何動態(tài)的方式與彼此保持聯(lián)系。目前，Adhoc網(wǎng)絡(luò)面臨的重要問題是如何快捷并準(zhǔn)確地選擇到目的節(jié)點(diǎn)。

1 DSR路由協(xié)議

DSR即動態(tài)源路由協(xié)議，它是一種簡單且行之有效的路由協(xié)議。DSR路由協(xié)議允許任一節(jié)點(diǎn)動態(tài)發(fā)現(xiàn)到達(dá)Adhoc網(wǎng)絡(luò)中其他任意節(jié)點(diǎn)的路由，并且DSR自動地對所有的路由信息進(jìn)行維護(hù)。使用DSR協(xié)議可不用借助任何已經(jīng)存在的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施便能夠?qū)崿F(xiàn)Adhoc網(wǎng)絡(luò)的完全組織和自配置。

DSR協(xié)議采用的不是逐跳路由的算法而是源路由算法，并使用泛洪技術(shù)進(jìn)行查詢，也就是當(dāng)一個(gè)源節(jié)點(diǎn)在查詢目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，通過泛洪的方式將一個(gè)查詢包向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。

目前，DSR協(xié)議主要運(yùn)用的優(yōu)化技術(shù)有兩種，即路由緩沖技術(shù)和路由自動縮短技術(shù)。但是通過研究我們發(fā)現(xiàn)DSR優(yōu)化技術(shù)也存在一些不足。

2 DSR協(xié)議存在的問題

DSR協(xié)議并非完美的，它也存在諸多的問題，具體包括以下幾方面。

（1）DSR協(xié)議緩沖策略存在兩處相對薄弱的環(huán)節(jié)，分別是：①在路由存儲器當(dāng)中選擇路由標(biāo)準(zhǔn)時(shí)沒有考慮到相應(yīng)的延遲以及路由質(zhì)量等因素，所以一般情況下選擇了最短路由。②選擇路由的依據(jù)不充沛。當(dāng)路由存儲器已滿，需要丟棄的路由時(shí)，往往會選擇丟棄當(dāng)前路由的下一個(gè)。

（2）路由自動縮短機(jī)制會產(chǎn)生兩個(gè)不利于提高網(wǎng)絡(luò)性能的問題。第一個(gè)是如果路由自動縮短機(jī)制頻繁地出現(xiàn)，便會造成局部網(wǎng)絡(luò)的沖突和擁塞，從而無法正常轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文，網(wǎng)絡(luò)性能也會由于網(wǎng)絡(luò)延遲和網(wǎng)絡(luò)開銷的增加逐漸降低。第二個(gè)是路由自動縮短機(jī)制在實(shí)施路由縮短時(shí)對所產(chǎn)生的新路由的優(yōu)劣不能做出判斷，便會產(chǎn)生大量低效路由并通過主動路由應(yīng)答報(bào)文通知局域網(wǎng)內(nèi)部的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，最終不能有目的地在新路由中選擇比較優(yōu)質(zhì)的通知給網(wǎng)絡(luò)。

（3）DSR作為一種基于最小跳數(shù)的路由協(xié)議，在通常情況下會遵循相應(yīng)的原則，也就是跳數(shù)越小代表著傳輸時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)開銷越少。但是也會出現(xiàn)相對跳數(shù)低的路由中斷的情況，表明這時(shí)是處于非正常的情況下。

3 對DSR協(xié)議的改進(jìn)

我們可以從路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制以及路由維護(hù)機(jī)制兩方面著手，對DSR協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，從而提高DSR路由協(xié)議的工作性能。

（1）本文主要從以下幾點(diǎn)研究如何優(yōu)化路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制。

①中間節(jié)點(diǎn)如果想要獲得最新的可用路由信息，需要對數(shù)據(jù)包進(jìn)行接收或是監(jiān)聽，而對于本節(jié)點(diǎn)的路由緩存需要用這些路由信息進(jìn)行更新。從而減少該節(jié)點(diǎn)啟動路由發(fā)現(xiàn)的次數(shù)。

②在路由發(fā)現(xiàn)過程中，如果中間節(jié)點(diǎn)與分組節(jié)點(diǎn)通向目的節(jié)點(diǎn)的路由沒有重復(fù)，那么中間節(jié)點(diǎn)不再轉(zhuǎn)發(fā)路由。

③源節(jié)點(diǎn)可以通過路由請求報(bào)文IP頭中的生存時(shí)間域來控制路由請求分組在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸跳數(shù)，以此來達(dá)到控制路由請求的范圍，減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。

（2）優(yōu)化路由維護(hù)機(jī)制。

首先，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)以前建立起來到下一跳的路由已經(jīng)中斷，便會重新找目的節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而把源路由表改為新發(fā)現(xiàn)的到目的節(jié)點(diǎn)的路由，再向下一跳續(xù)傳該分組。

在續(xù)傳該分組之前，為了讓源節(jié)點(diǎn)方向上所有節(jié)點(diǎn)的路由緩存信息得到進(jìn)一步的更新，該節(jié)點(diǎn)會向源節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)路由錯(cuò)誤分組。其次，節(jié)點(diǎn)還應(yīng)具備路由自動縮短功能。圖1對中間節(jié)點(diǎn)的路由自動縮短做了詳細(xì)說明。源節(jié)點(diǎn)在接收到路由應(yīng)答分組后，會將原路由中斷信息附帶在下一次的路由請求包中，避免了請求分組的節(jié)點(diǎn)仍用以前的無效路由向源節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由應(yīng)答，并使他們在第一時(shí)間內(nèi)對路由緩存實(shí)施更新。

圖1 中間節(jié)點(diǎn)的路由自動縮短說明

4 DSR協(xié)議優(yōu)化的仿真結(jié)果

首先對于改進(jìn)后的DSR協(xié)議進(jìn)行前后仿真，我們選擇了離散事件驅(qū)動的方法。選用50個(gè)模擬節(jié)點(diǎn)在限定的區(qū)域內(nèi)移動，區(qū)域范圍可設(shè)置為500m ×500m。此外，運(yùn)動模型要采用RandomWay2point。每個(gè)節(jié)點(diǎn)每隔一段時(shí)間后從所屬范圍內(nèi)選擇一個(gè)值，隨機(jī)的向目標(biāo)位置移動時(shí)要按照恒定的速度。到達(dá)該節(jié)點(diǎn)后，暫停一個(gè)等待時(shí)間，再計(jì)算下一個(gè)目的位置，如此反復(fù)。

（1）網(wǎng)絡(luò)吞吐量。網(wǎng)絡(luò)吞吐量指的是網(wǎng)絡(luò)平均每個(gè)節(jié)點(diǎn)分秒鐘處理的報(bào)文量。改進(jìn)的協(xié)議在提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量方面做出了重要貢獻(xiàn)，因?yàn)樗档土酥鲃勇酚蓱?yīng)答報(bào)文的次數(shù)，所以路由質(zhì)量得到顯著提高，產(chǎn)生無效路由的幾率明顯降低。

（2）網(wǎng)絡(luò)平均延遲。網(wǎng)絡(luò)平均延遲指的是所有數(shù)據(jù)報(bào)文從源端到達(dá)目的端所需的平均延遲時(shí)間。而改進(jìn)后的協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)平均延遲時(shí)間由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的減少也得到了減少。

（3）路由發(fā)現(xiàn)時(shí)間反映了發(fā)現(xiàn)機(jī)制的效率。通過觀察圖2路由發(fā)現(xiàn)時(shí)間與跳數(shù)的關(guān)系圖，可以發(fā)現(xiàn)在沒有中間節(jié)點(diǎn)做路由應(yīng)答的情況下，路由發(fā)現(xiàn)時(shí)間會隨著跳數(shù)的增加而迅速增加。同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：緩存路由出現(xiàn)在一跳節(jié)點(diǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)三跳路由的時(shí)間與發(fā)現(xiàn)一跳的時(shí)間基本一致；緩存路由出現(xiàn)在兩跳節(jié)點(diǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)三跳路由的時(shí)間與發(fā)現(xiàn)兩跳的時(shí)間基本一致。

圖2 路由發(fā)現(xiàn)時(shí)間和跳數(shù)關(guān)系圖

5 結(jié)束語

本文從路由緩存和路由選擇機(jī)制兩方面入手，使DSR路由協(xié)議得到進(jìn)一步優(yōu)化。改進(jìn)后的路由協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送成功率以及網(wǎng)絡(luò)寬帶利用率等方面大大地提高了。而且由于改進(jìn)后的DSR路由協(xié)議使得AdHoc網(wǎng)絡(luò)的性能有了顯著的提高，使其實(shí)際應(yīng)用更具有現(xiàn)實(shí)意義。

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