導(dǎo)語(yǔ)：移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)解析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：近年來(lái)，移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)（MANET）發(fā)展迅速，在很多領(lǐng)域都得到了廣泛研究與應(yīng)用。文章以MANET為研究對(duì)象，介紹了MANET的主要關(guān)鍵技術(shù)，主要介紹了MANET的AODV路由協(xié)議，分析了路由協(xié)議的相關(guān)性能指標(biāo)的計(jì)算方法，最后介紹了基于Linux的MANET路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)；實(shí)現(xiàn)方法；可行性

移動(dòng)自組織網(wǎng)（MobileAdhocNetwork，MANET）[1]是由一組相互協(xié)作的自主無(wú)線節(jié)點(diǎn)或終端組成的自動(dòng)創(chuàng)建、自動(dòng)組織和自我管理的網(wǎng)絡(luò)。它不需要固定基礎(chǔ)設(shè)施，使用分布式管理。MANET沒有基站，這與傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)不同。MANET中所有節(jié)點(diǎn)以分布方式運(yùn)行，具備路由器功能、負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)和維護(hù)相關(guān)的路由，并將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到相鄰節(jié)點(diǎn)。該網(wǎng)絡(luò)可獨(dú)立運(yùn)行，可通過(guò)網(wǎng)關(guān)接入有線骨干網(wǎng)。目前，移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)可用于軍事應(yīng)用、應(yīng)急救援、傳感器網(wǎng)絡(luò)等場(chǎng)景，其思路也可應(yīng)用于4G網(wǎng)絡(luò)。隨著移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，它的研究方向越來(lái)越明確。通過(guò)分析現(xiàn)有的研究成果，本文可以總結(jié)出以下幾個(gè)值得關(guān)注的領(lǐng)域：（1）拓?fù)溲葸M(jìn)及拓?fù)淇刂萍夹g(shù)研究。（2）路由協(xié)議研究。（3）鏈路利用率研究。（4）低功耗節(jié)能技術(shù)研究等[2]。本文主要研究了MANET中的自適應(yīng)距離向量路由（AdhocOn-DemandDistanceVectorRouting，AODV）路由協(xié)議，分析了相關(guān)性能指標(biāo)的計(jì)算方法，給出了已有文獻(xiàn)中關(guān)于MANET路由協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

1MANET的AODV路由協(xié)議

AODV是一種應(yīng)用于自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)路由的路由協(xié)議，它可以實(shí)現(xiàn)單播路由與多播路由。AODV是AdHoc網(wǎng)絡(luò)中根據(jù)需要生成路由模式的一種常見協(xié)議[3]。定義該協(xié)議為：當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要向網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)傳輸信息時(shí)，沒有路由到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的話，那么必先以組播的形式發(fā)出RREQ（routingrequest）消息。RREQ消息記錄初始節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)層地址。相鄰節(jié)點(diǎn)接收RREQ后，判斷目標(biāo)節(jié)點(diǎn)是否為自己。如果是，則將RREP（routingresponse）發(fā)送給發(fā)起節(jié)點(diǎn)；如果不是，它首先在路由表中查找是否有到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的路由，如果有，就將單播RREP轉(zhuǎn)發(fā)到源節(jié)點(diǎn)，不然繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)RREQ進(jìn)行查找。在該路由協(xié)議中，除非需要建立連接，否則整個(gè)網(wǎng)絡(luò)都是靜態(tài)的。也就是說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在廣播連接建立請(qǐng)求之前需要建立連接。剩余AODV節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求消息，記錄源節(jié)點(diǎn)，并臨時(shí)路由回源節(jié)點(diǎn)。當(dāng)接收連接請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)知道到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路由時(shí)，路由信息根據(jù)之前記錄的返回到源節(jié)點(diǎn)的臨時(shí)路由信息發(fā)送回源節(jié)點(diǎn)。因此，源節(jié)點(diǎn)開始通過(guò)其他節(jié)點(diǎn)使用這種路由，并且跳數(shù)最短。當(dāng)鏈路斷開時(shí)，路由錯(cuò)誤就被發(fā)送回源節(jié)點(diǎn)，然后源節(jié)點(diǎn)重新啟動(dòng)路由查找進(jìn)程。隨著研究的深入，MANET路由協(xié)議的研究也不斷增多，因此，這樣需要相關(guān)性能指標(biāo)來(lái)評(píng)估各類協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)性能。

2性能指標(biāo)的定義

考慮到在虛擬網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)以穩(wěn)定的速度移動(dòng)，并隨機(jī)分布，節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)通信交換節(jié)點(diǎn)位置和速度等信息。路由表包含節(jié)點(diǎn)間傳輸路徑和外圍網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒌南嚓P(guān)數(shù)據(jù)。由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)活動(dòng)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，這樣的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)影響著數(shù)據(jù)讀取效率。所以，有必要設(shè)計(jì)一個(gè)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)模式，方便讀取協(xié)議索引計(jì)算種使用的數(shù)據(jù)，從而計(jì)算性能指標(biāo)[4]。本文主要選取網(wǎng)絡(luò)吞吐量、平均端到端延遲、平均功耗、路由開銷為典型的4個(gè)指標(biāo)。吞吐量是指網(wǎng)絡(luò)每次成功發(fā)送的比特?cái)?shù)。它由終端用戶應(yīng)用層接收的數(shù)據(jù)流來(lái)描述，反映了網(wǎng)絡(luò)的通信性能。其表達(dá)式為：g=n×z/t（1）式中：g代表網(wǎng)絡(luò)的平均吞吐量，z表示數(shù)據(jù)包大小，n表示數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)，t表示網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)間。平均端到端時(shí)延包括所有可能時(shí)延，例如路由發(fā)現(xiàn)延遲，接口隊(duì)列排隊(duì)時(shí)延，MAC層傳輸延遲以及傳輸和接收延遲等。該索引影響源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的總通信時(shí)長(zhǎng)，可以反映網(wǎng)絡(luò)的連通性。式（2）給出了平均端到端時(shí)延的表達(dá)式：()/yyd=∑E−S∑p（2）式中：d為平均端到端時(shí)延，S表示數(shù)據(jù)包發(fā)送時(shí)間，E為接收到的數(shù)據(jù)包的時(shí)間，p表示數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)，y表示包類型。平均功耗是指每個(gè)節(jié)點(diǎn)通信所消耗的平均功率。由于節(jié)點(diǎn)能量有限，低功耗的路由協(xié)議是必須的。式（3）為平均功耗表達(dá)式：c=∑C/(∑p⋅z)（3）式中：C表示包傳輸功耗，c表示平均功耗。路由開銷是轉(zhuǎn)發(fā)的路由數(shù)據(jù)包數(shù)量和發(fā)送的路由數(shù)據(jù)包數(shù)量之和與目的地接收的路由數(shù)量之比。它是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓实暮瘮?shù)，可以用來(lái)衡量網(wǎng)絡(luò)擁塞能力。式（4）給出路由開銷表達(dá)式：1/ykopp==∑∑（4）式中：o為路由開銷。

3基于Linux的MANET路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方法

Linux路由架構(gòu)是按照有線網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的工作模式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它是一種主動(dòng)路由協(xié)議。該體系結(jié)構(gòu)適用于DSDV和WRP等MANET主動(dòng)路由協(xié)議。但對(duì)于按需路由協(xié)議，如DSR，AODV等不能采用這種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)[5]。按需路由協(xié)議僅保留網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點(diǎn)的路由信息，根據(jù)Linux路由架構(gòu)固有的處理機(jī)制，當(dāng)內(nèi)核路由表中查找不到可用路由時(shí)，數(shù)據(jù)包會(huì)被丟棄，使得用戶空間種的路由守護(hù)進(jìn)程無(wú)法發(fā)揮其作用。另一方面，用戶空間維護(hù)存儲(chǔ)最近使用過(guò)路由的路由列表。每個(gè)路由表?xiàng)l目都有一個(gè)計(jì)時(shí)器。當(dāng)使用路由時(shí)，計(jì)時(shí)器將重置。如果在計(jì)時(shí)器指定的時(shí)間內(nèi)沒有使用路由，它將被刪除。但是，用戶空間無(wú)法獲得內(nèi)核中路由使用的信息，無(wú)法更新用戶空間中的舊路由。SPDSR協(xié)議測(cè)試網(wǎng)絡(luò)中需要有若干臺(tái)安裝ubuntu操作系統(tǒng)的PC機(jī)模擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能開啟。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)配備一塊無(wú)線網(wǎng)卡，假設(shè)其中任意兩條鏈路均處在對(duì)方通信范圍之外，不會(huì)發(fā)生串路現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)該方法的測(cè)試平臺(tái)搭建，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MANET中某種適合于Linux路由協(xié)議的測(cè)試。對(duì)比相關(guān)的仿真軟件平臺(tái)，這類相對(duì)實(shí)踐的測(cè)試方法更具可靠性。

4結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)移動(dòng)自組織網(wǎng)作了簡(jiǎn)單概述，介紹了MANET的研究的主要技術(shù)問(wèn)題，分析了其典型的路由協(xié)議，討論了路由協(xié)議的相關(guān)性能指標(biāo)，并介紹了基于Linux的MANET路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方法。

作者:王涵 單位:宜春學(xué)院