IMAODV路由協(xié)議在高速移動的網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

1.2.4 鏈路修復(fù)的改進(jìn)
由于IMAODV路由中每個節(jié)點(diǎn)對路由應(yīng)答包具有偵聽功能，所以主路徑上節(jié)點(diǎn)的一跳鄰居都能夠偵聽到此包，所以都能通過主路徑上的節(jié)點(diǎn)建立到目的節(jié)點(diǎn)的路由，這樣就形成了多個到目的節(jié)點(diǎn)的備份路由。當(dāng)主路由上的某條鏈路斷開時，便可以通過路由請求RREQ進(jìn)行局部修復(fù)。為了減小路由請求的開銷，本文設(shè)置了路由請求的生存期為2跳，中間節(jié)點(diǎn)收到路由請求時，若路由生存期不為0，則查找自己是否有到目的節(jié)點(diǎn)的路由。若有，則按原AODV的方式進(jìn)行應(yīng)答，若沒有則繼續(xù)廣播路由請求消息，直到生存期變?yōu)?時丟棄包。當(dāng)局部修復(fù)失敗時，節(jié)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(yīng)答以及路由表中添加metric字段，以記錄路徑上每個節(jié)點(diǎn)的累計路由度量值。當(dāng)源節(jié)點(diǎn)需要通信路由時，先初始化metric為0，再廣播這個RREQ包啟動路由發(fā)現(xiàn)過程。中間節(jié)點(diǎn)的路由表段中添加一個rt_metric，記錄從源節(jié)點(diǎn)到該節(jié)點(diǎn)路徑上的路徑度量最小值，中間節(jié)點(diǎn)收到非重復(fù)的RREQ包時，將自身的metric值累加到路由RREQ中的rq_metric上，再繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)。如果節(jié)點(diǎn)已經(jīng)收到了同一源節(jié)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(zhuǎn)發(fā)包。當(dāng)路由請求包到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)時，目的節(jié)點(diǎn)將選擇一個擁有較小metric的路由，發(fā)送路由回復(fù)RREP。路由應(yīng)答是以單播的方式傳送，接收到此包的節(jié)點(diǎn)時,首先根據(jù)接收包中下一跳信息判斷本節(jié)點(diǎn)是監(jiān)聽節(jié)點(diǎn)還是正常的路由應(yīng)答節(jié)點(diǎn),如下一跳ID不等于本節(jié)點(diǎn)ID，則本節(jié)點(diǎn)是監(jiān)聽節(jié)點(diǎn)，此時記錄到目的節(jié)點(diǎn)的路由后不再轉(zhuǎn)發(fā),否則是主路徑上的節(jié)點(diǎn)，則按照傳統(tǒng)AODV路由應(yīng)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(jù)路由序列號和路由度量值來決定的。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(jié)點(diǎn)序列號大于路由表中存儲的目的節(jié)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(fù)的包，若是，則丟棄；否則更新路由表和請求包信息再轉(zhuǎn)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?fù)洵h(huán)境是一個包含50個移動節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)模型，節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布在1 000 m×1 000 m的正方形區(qū)域內(nèi)，并設(shè)置節(jié)點(diǎn)的移動速度在0 m/s~40 m/s之間,每個節(jié)點(diǎn)的無線接口帶寬為2 Mb/s,有效無線發(fā)射范圍為250 m,鏈路層采用無線802.11 MAC協(xié)議,在50個節(jié)點(diǎn)中隨機(jī)產(chǎn)生4對恒定比特率的CBR連接，每個分組的長度為512 B,每秒發(fā)送4個包,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(jié)點(diǎn)速度在0~20 m/s時由于停留時間(pause time)、網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間最大連接數(shù)以及節(jié)點(diǎn)的速度的變化對網(wǎng)絡(luò)吞吐量的影響，還有節(jié)點(diǎn)移動速度變化對網(wǎng)絡(luò)平均端到端延遲的影響,設(shè)置了在相同環(huán)境下與AODV作比較，給出了仿真結(jié)果。
2.2 仿真結(jié)果及性能分析
圖4顯示了端到端延遲與節(jié)點(diǎn)移動速度的關(guān)系，由此可知IMAODV協(xié)議的平均端到端延遲隨節(jié)點(diǎn)移動速度的增大優(yōu)于AODV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(jī)制的發(fā)送頻率與節(jié)點(diǎn)移動速度有關(guān)，能較快地發(fā)現(xiàn)路由斷鏈情況并做出相應(yīng)處理。圖中節(jié)點(diǎn)最大速度為5 m/s時，由于處于低速狀態(tài)，IMAODV優(yōu)勢并不突出，較AODV的延遲大，但是隨著節(jié)點(diǎn)的移動速度的增加，IMAODV的平均端到端延遲低于AODV；當(dāng)節(jié)點(diǎn)最大移動速度達(dá)到40 m/s時，IMAODV的延遲約為AODV延遲的1/2。從總體來看,隨著節(jié)點(diǎn)移動速度的增加，IMAODV延遲有所下降。

圖5中IMAODV在路由度量值和HELLO消息機(jī)制中考慮到節(jié)點(diǎn)移動速度的影響，并且節(jié)點(diǎn)具有偵聽路由應(yīng)答的功能，使其具有多條到目的節(jié)點(diǎn)的路由。這樣在斷鏈的時候能夠及時地恢復(fù)路由，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，隨著節(jié)點(diǎn)速度的提高，IMAODV的吞吐量明顯優(yōu)于AODV，如圖5所示,在節(jié)點(diǎn)最大移動速度為10 m/s和15 m/s時，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(jié)點(diǎn)停留時間與吞吐量的關(guān)系，此時場景中節(jié)點(diǎn)的最大移動速度為20 m/s,停留時間在40 s、50 s以及150 s時，IMAODV的吞吐量較AODV略有下降，原因是這些場景中中間節(jié)點(diǎn)的移動速度較小，由于新協(xié)議中路由度量是多個方面的折中考慮，所以在移動速度不明顯的時候，IMAODV的優(yōu)越性就不太明顯，但總體性能較AODV好。