導語：如何才能寫好一篇路由協議，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1、鏈路狀態路由選擇協議又稱為最短路徑優先協議，它基于Edsger Dijkstra的最短路徑優先算法，比距離矢量路由協議復雜得多，但基本功能和配置相對簡單。

2、鏈路狀態協議是通告給鄰居一些鏈路狀態，運行該路由協議的路由器不是簡單地從相鄰的路由器學習路由，而是把路由器分成區域，收集區域的所有的路由器的鏈路狀態信息，根據狀態信息生成網絡拓撲結構，每一個路由器再根據拓撲結構計算出路由。

3、鏈路狀態路由協議的優點有創建拓撲圖，快速收斂，事件驅動更新，層次式設計等優點。

4、鏈路狀態路由協議通常需要占用更多的內存，CPU處理時間和帶寬，對內存的要求源于鏈路狀態數據庫的使用和創建SPF樹的需要。

（來源：文章屋網 ）

篇2

【關鍵詞】 OSPF協議 安全性 報文驗證

OSPF全稱為Open Shortest Path First，屬于內部網關協議，在如今的互聯網之中應用最為廣泛。OSPF本身具有一定的安全性，但是其本身所具備的安全性卻并不能夠完全勝任新形勢下的網絡安全要求。為此，我們必須要加強對OSPF協議安全性的研究，在在此基礎上強化OSPF安全性。

一、OSPF安全機制

1.1 層次化路由結構

利用OSPF路由協議可以將自治網絡劃分成為多個區域，在每一個劃分之后的區域之中都存在有獨立的鏈路狀態數據庫，并各自獨立執行鏈路狀態路由算法。這就可以讓本區域中的拓撲結構對區域之外的網絡進行隱藏，并可以讓自治系統在交換、傳播路由信息的時候的網絡流量得到減少，促進收斂速度的加速。

1.2 具有可靠的泛洪機制

在OSPF協議之中采用LSU報文來對路由信息進行攜帶，并運用協議本身所定義的泛洪機制讓區域之中的路由器的鏈路狀態數據庫保持良好的一致性，讓路由選擇一致性得到保障。LSA是OSPF路由協議中路由協議的最小單元，由路由器生成，并在其中包含了LSA的路由器的標識信息，根據這個標識之下的機制，讓OSPF擁有一定自我糾錯的能力。

1.3 優良的報文驗證機制

OSPF的報文之中包含了認證類型以及認證數據字段。當前，在OSPF路由協議中主要有密碼認證、空認證以及明文認證這三種認證模式。其中，明文認證是將口令通過明文的方式來進行傳輸，只要可以訪問到網絡的人都可以獲得這個口令，很容易讓OSPF路由域的安全受到威脅。而密碼認證則能夠提供良好的安全性。為接入同一個網絡或者是子網的路由器配置一個共享密碼，然后這些路由器所發送的每一個OSPF報文都會攜帶一個建立在這個共享密碼基礎之上的信息摘要。通過MD5算法以及OSPF的報文來生成相應的信息摘要，當路由器接收到這個報文之后，根據路由器上配置的共享密碼以及接收到的這個報文來生成一個信息摘要，并將所生成的信息摘要和接收到的信息摘要進行對比，如果兩者一致那么就接收，如果不一致則丟棄。

二、OSPF路由協議安全性完善措施

相對來講OSPF的安全性較高，在很多時候外部對其進行攻擊都是因為OSPF路由沒有啟用密碼認證機制或者是攻擊者對密碼破譯之后所實現的。當然即使是啟用了密碼認證也可以利用重放攻擊的方式來進行攻擊。要加強其安全性需要注意以下幾點：

2.1 對于空驗證與簡單口令驗證的防范

對于空驗證和簡單口令驗證帶來的安全問題，可以啟用密碼驗證來進行防范。當啟用密碼驗證之后，OSPF報文會產生一個無符號非遞減的加密序列號。在附近的所有鄰居路由器中會存放該路由器的最新加密序列號。對于鄰居路由器所收到的報文的加密序列號需要大于或者等于所存儲的加密序列號，如果不滿足該要求則丟棄。

2.2 對于密碼驗證漏洞的防范

在三種驗證方案之中密碼驗證是最為安全的一種，但是也并不是牢不可破的。即使是啟用了密碼驗證也不代表所有報文內容都是經過加密后傳輸的，其中LSU報文頭部仍然會采用明文，這就存在被攻擊者篡改的可能性。即使是采用的MD5算法也并不是絕對安全，例如中國山東大學的科學家就已經破解了MD5算法。對密鑰進行管理與維護需要較高成本，所以可以考慮和其他成本較低的方式進行結合，例如數字簽名技術。這樣可以對大部分的威脅進行有效的抵御。

但是用于生成與驗證簽名的開銷也是非常巨大的。一個路由器需要驗證簽名的數量會受到很多因素的影響，例如網絡之中路由器的數量、對網絡區域的劃分、鏈路狀態信息的變化以及刷新頻率等等。在OSPF之中，因為每一條外部子網絡徑存在有單獨的鏈路狀態信息描述，因此在網絡之中就有可能存在有成千上萬條這一類鏈路狀態信息。因此，還需要考慮到緩解這些信息對于路由器性能的影響。通常情況下采用的方法是在路由器之上采用額外的硬件，對OSPF路由協議進行改進，周期性或者是按需進行驗證簽名。在當前的研究方向是在利用密碼體制安全性的同時，利用有效的入侵檢測技術讓OSPF的安全性得到保證。

三、結語

作為一種應用非常廣泛的路由協議OSPF的安全性受到廣泛的關注，雖然其本身具有一定的安全性，但是卻難以滿足當前網絡安全形勢的需要。為此我們需要加強對OSPF安全性的研究，并積極思考如何對其安全性進行完善。

參考文獻

篇3

關鍵詞:WSN;路由協議;GEAR;GPSR

中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)04-0839-02

Routing of the Wireless Sensor Networks

HU Bai-yan

(School of Computer an Technology, Hubei Normal University, Huangshi 35002, China)

Abstract: Wireless Sensor Networks is composed of a large number of cheap sensor nodes who connet each other by the way ofnon-center and wireless multi-hop. This paper first introduces the properties,structures of WSN, and the classification of the routing.Then two kinds of routing based on the georaphy location and their advantages and defects are introduced in this paper.

Key words: WSN; routing; GEAR; GPSR

無線傳感器網絡(Wirless Sensor Network)是伴隨著微電子技術、嵌入式技術、無線通信技術和傳感器技術的發展而興起的一種新型的信息獲取技術。從其開始發展的20世紀90年代至今,受到業界的極大關注,被譽為是本世紀最具影響的技術之一。

無線傳感器網絡是由一組被隨意散步在工作區域的集成了傳感模塊、數據處理模塊和通信模塊的傳感器構成的能夠根據所處環境感知對象信息,自主完成指定的任務的自組織網絡控制系統。在軍事領域、工業控制、醫療健康、環境監測、搶險救災、遠程控制領域都得到了廣泛應用。具有大規模,無分區,無基礎設施的支持,以數據為中心,節點自組織性,節點體積小、成本低,多數節點不移動,多個節點監測同一事件(Many to One),要求網絡系統有盡可能長的工作時間等特點。

1 無線傳感器網絡的體系結構[3]

無線傳感器網絡由匯聚節點、傳感節點和Internet及監控系統組成,其體系結構如圖1所示。傳感節點之間采用無線多跳、無中心的方式連接,既感知消息,又作為路由轉發節點。匯聚節點監聽并處理網絡發來的事件消息,查詢信息或任務等,將收集到的信息通過Internet或衛星等送到遠程監控中心[4]。

2 無線傳感器網的路由協議

2.1 無線傳感器網路由協議概述

不同于傳統的無線網絡,無線傳感器的網絡規模大,節點在網絡中隨機部署,節點的計算、通信能力有限,攜帶的能量也有限。節點只能獲取網絡的局部拓撲信息,所以無線傳感器網絡的路由協議設計具有挑戰性。

好的無線傳感器網絡的路由協議要求如下[5]:

1)能量高效性。考慮硬件上的限制,路由協議應該盡量簡單。同時,路由協議不僅應考慮單個節點的能量消耗,還需要考慮整個網絡能量消耗的均衡性。

2)可擴展性。由于無線傳感器網絡規模大,節點只能獲取局部信息,路由協議應該能滿足大量節點協同全局工作。

3)魯棒性。路由協議應該能適應網絡節點變化及網絡拓撲結構的變化。

4)低延時性。路由協議應盡可能的降低任務發出到應答所需的時間,及時將數據傳送給遠程控制中心。

2.2 無線傳感器路由協議分類

無線傳感器網絡的路由協議是將數據信息從源節點傳輸到目的節點的機制。人們針對不同的網絡需求研究了大量的路由協議,可以分為:1)以數據為中心的路由協議,其代表算法有SPIN(Flooding)[6],Directed Diffusion(Gradient)[7];2)基于集群結構的路由協議,其代表算法有LEACH[8],TTDD[9];3)基于地理信息的路由協議,其代表有GPSR[10],GEAR[11];4)基于QoS的路由協議,其代表有SPEED[12],RPAR[13]等。本文主要討論基于地理信息的路由協議。

2.3 基于地理信息的路由協議

1) GPSR[10]

GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing)是一種非常典型的基于地理信息的WSN的路由協議,其主要利用節點的地理位置信息,且假設所有節點都進行了位置的統一編址,每個節點使用貪婪算法轉發數據,轉發是選擇鄰居節點中離數據包的目的節點更近的方作為轉發節點。

當出現當前節點到目的節點的距離比任何鄰居節點都短時,會導致數據無法傳輸。解決方法是采用邊界轉發。即數據沿著平面圖的邊界來發現路由。平面圖是一個二維空間的結構且其內無任意相交直線。對于GPSR算法,采用刪除網絡拓撲結構中交叉的邊來構造平面圖,構造的算法有RNG(Relative Neighborhood Graph)、GG(Gabriel Graph)。

邊界轉發采用右手法則,如圖2,分組從y到x后,下一邊沿(x,y)逆時針上的第一條邊確定,以后同樣。轉發的具體方法如圖3所示。數據在x處進入平面邊界轉發,平面圖的邊把整個區域分成許多有界與無界區,稱為face,數據沿face邊向目的節點D轉發,沿同一face邊界時采用右手法則,遇到與xD相交邊時,切換到下個face。

GPSR算法的優點是:采用局部最優的貪婪算法,節點不需要了解全網的拓撲結構,減小了路由的開銷。適用于節點靜態也適用于節點移動的無線傳感器網絡。GPSR算法的缺點是:該算法需要其他定位方法來獲取節點的地理位置信息。節點需要維護鄰居節點的位置信息。當網絡通信量不平衡時,會破壞網絡的連通性,從而難以進行路由。

GPSR的同類路由算法還有GRA,f-GEDIR,c-GEDIR,2-hop GEDIR等,都是在GPSR基礎上針對鄰居節點信息,及有局部優化問題時候采取的方式的改進。

2) GEAR[11]

GEAR(Geographic and Energy-Aware Routing)是一種基于地理位置信息,同時還充分考慮到網絡的能源有效性的路由算法。此算法假定節點已知本身與目標區域的地理位置信息,節點已知自己的剩余能量,且節點間的無線鏈路為對稱結構。路由選擇依據節點到目標區域的能量消耗和節點本身所剩能量,選取最小代價節點作為轉發節點的方式。GEAR算法傳送數據包括兩個階段:查詢目的區域路徑和目標域內的數據傳送。

在查詢目的區域路徑階段,如果所有鄰居節點能量相當時,采用傳統的貪婪算法來選擇轉發,如不是,計算節點到達目的節點的代價來選擇鄰居作為下一跳轉發節點。當不知道實際代價時,使用估計代價。設Ni為當前節點的鄰居,R為目標區域的中心位置。則節點到達目標的實際代價為:

(1)

估計代價為:

(2)

在域內傳輸數據階段,可使用兩種方式,一種為泛洪,在目標區域密度較低時使用;一種為遞歸的目標數據傳送,直到區域只剩唯一的節點。

當節點的鄰居節點傳輸的代價都比本地節點大的時候,會出現路由空洞,數據無法傳輸,這個時候選擇鄰居節點中代價最小的作為轉發節點。這時本地節點的轉發代價為:

F(N,R)=F(Nmin,R)+C(N,Nmin)(3)

其中,C(N,Nmin)為數據從本地節點到代價最小的節點的代價。

GEAR路由協議的優點有:利用地理位置且考慮了節點的消耗與剩余能量,路由選擇可以達到局部最優,且使用區域遞歸算法對泛洪進行補充。GEAR路由算法的缺點在于:可能會出現路由空洞,路由開銷較大,且不適合在節點移動的無線傳感器網絡中用。

3 路由協議的研究成果與挑戰

在前面我們對現有的,尤其是基于地理位置信息的路由協議進行了簡單介紹。在現階段,無線傳感器的路由協議的研究還面臨許多方面的挑戰,主要體現在:

1) 能源有效性:怎樣能提高能量效率,實現全網的能量均衡,延長網絡的生存周期。

2) QoS:由于無線傳感器網絡的能量有限,負載不均等情況,所以傳統的QoS算法不適合于無線傳感器網絡。傳感器網絡的QoS路由協議目前是一項有挑戰性的課題。

3) 路由安全性:無線傳感器網絡的路由協議極易受到攻擊,如何使用最小的代價獲得最好的安全性能,是今后努力的方向。

此外容錯性、可擴展性,IPV6與WSN的融合仍是WSN路由協議所面臨的挑戰。

4 小結

無線傳感器網絡路由協議的研究從起步到現在,已經取得了顯著的成果,本文僅重點介紹了經典的兩種基于地理信息的WSN路由算法。在以后的研究中,如何更好的實現能量高效性,如何更好的支持節點移動的無線傳感器網,如何具有更好的可擴展性,如何適用于各種應用的場合,發揮作用,仍是今后路由算法的發展趨勢。解決的辦法有專用領域專用設計,跨層路由協議的設計及進行新技術的開發等[5]。

參考文獻:

[1] Zhao F, Guibas L J, Wireless Sensor Networks:An Information Processing Approach[M].Morgan Kaufmann,2004.

[2] Hac A:Wireless Sensor Network Designs [M].New York:John Wiley & Sons,2003.

[3] Callaway E H. Wireless Sensor Network: Architecture and Protocols[M]. CRC Press LLC, 2004:41-63.

[4] 唐渝川.基于復合定位的無線傳感器網絡層次路由協議設計與實現 [D].南京: 南京航空航天大學,2007

[5] 趙強利,蔣艷凰,徐明.無線傳感器網絡路由協議的分析與比較[J].計算機科學,2009,36(2):35-38.

[6] Heinzalman W, Kulik J, Balakrishnan H. Negotiation-based Protocols for disseminating information in wireless Sensor Networks[J].Wireless Networks. 2002,8(2/3):169-185.

[7] Intanagonwiwat C, Govindan R, Estrin D. Directed Diffusion:A Sealable and Robust Communication Paradigm for Sensor Networks[A].Proceeding of ACM Mobicom[C].Bostion,MA,2000:56-67.

[8] HeinzelmanW,ChandrakasanA,BalakrishnanH.Energy-efficient communication protocol for wireless sensor networks.Proceeding of the Hawaii International Conference System Scien-ces.Hawaii,2000.

[9] Ye F, Luo H, Cheng J, et al. A Two-tier Data Dissemination Model for large Scale Wireless Sensor Networks [A].Proceedings of the 8tth Annual ACMIEEE International Conference on Mobile Computing and Networking [C].New York:ACM Press,2002:148-159.

[10] Brad Karp,H.T.Kung.GPSR:Greedy Perimeter Stateless Routing for Wireless Netwoks.In:ACM/IEEE International Conference on Mobile Computing and Networking.Boston,Massachusetts,United States,2000:243-254.

[11] Yu Y, Estrin D, Govindan R. Geographical and energyaware routing:a recursive data dissemination protocol for wireless sensor networks. Technical Report UCLA-CSD TR-01-0023. UCLA Computer Science Department,2001.

[12] He T,Stankovic J A,lu C Y,et al.SPEED:a stateless protocol for real-time communication in sensor networks:Proceedings of International Conference on Distributed Computing Systems. Providence,RI,2003.

篇4

關鍵詞：《路由協議與配置》實驗 實驗教學模式 實驗教學實施

《路由協議與配置》是一門實踐性很強的課程，實驗是一個重要的教學環節，通過實驗不但可以強化所學習的理論，而且可以把這些理論知識轉化為實踐技能。使他們畢業后能順利地到中小型企業、公司從事網絡設計、組裝、管理和維護工作。為了實現這一教學目標，構建一個恰當的實驗教學模式極其重要。[1]

一、《路由協議與配置》實驗教學模式簡介

《路由協議與配置》這門課程，主要培養學生對網絡的分析、設計、管理與應用的實驗技能，加深對網絡理論知識的理解與應用，以達到懂、建、管、用的目的。通過《路由協議與配置》實現全過程的教學，即從質疑出的問題開始，經設計、實驗、釋疑或分析該實驗現象和數據，寫出報告的過程中，是學生通過觀察和實驗手段處理《路由協議與配置》問題時的基本程序和技能，具備敢于質疑的習慣，嚴謹、求實的態度和不斷求索的精神，培養學生的觀察能力、思維能力和操作能力，學會思考問題、解決問題，提高學生對《路由協議與配置》學習的動機和興趣，培養一技之長。

《路由協議與配置》從本質上說是一門實驗課程，理論的建立，都必須以嚴格的《路由協議與配置》實驗為基礎。在觀察和實驗中，需要掌握基本程序和技能，要有嚴謹、求實的態度和勤于思考、尋求規律的探索精神，以及較強的觀察能力、思維能力和操作能力。為了更好地實現《路由協議與配置》實驗教學目標，需要恰當可行的實驗教學模式，即“理論，實驗，實訓，設計”四位一體。理論，即課堂中所學的知識“夠用”即可;實驗，即在學到的理論知識指導下，學會檢測某些《路由協議與配置》數據，學會使用基本的網絡設備，能按一定的要求正確完成《路由協議與配置》實驗操作，分析和處理所得結果;實訓，即與就業崗位緊密接軌的各種實驗;設計，即以現有就業崗位為目標，推進高級應用型人才的培養。[2]

二、《路由協議與配置》實驗教學實施

行動導向是一個教學論方案，它將認知過程與職業活動結合在一起，強調“為了行動而學習，在行動中學習”。教師是學的主導者和協調者，而學生則是學習的主體，學生在學習過程遵循“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估”這一完整的行動過程序列，在自己動手的實踐過程中，掌握職業技能、習得專業知識，構建屬于自己的經驗和知識體系。教學的關鍵在于為學生創建“學習情境”，所以主要的教學場所以實訓室為中心，主要的教學組織形式是分組教學，主要教學方法為“理論，實驗，實訓，設計”四位一體。為了有效開展教學，我們根據計算機網絡技術專業特點加強了網絡實訓環境的建設，我院組建了網絡綜合實訓室，該實訓室由5個網絡實驗工作臺組成。這樣的網絡實驗室可以模擬出各種真實的網絡環境，滿足大多數的學習領域課程教學要求。[3]

《路由協議與配置》實驗的教學應由淺入深、循序漸進，由感性認識到理性認識。在教學中，興趣引導式教學是讓學生獲得對《路由協議與配置》的最直接認識、激發學生學習興趣的方法。比如，在講解靜態路由這一知識點時，選舉現實生活中的例子――交通指示牌，既貼近生活，又易于理解。啟發實驗式教學應以問題為驅動、引導學生思考和理解基本理論知識，并設置相關較容易理解并具有一定靈活性的實驗項目幫助學生們消化理論知識，啟發學生積極開動腦筋把理論知識和實踐相結合起來。其特點是強調學生學習的主體作用，實現教師主導作用與學生積極學習相結合;強調理論與實踐相結合，實現書本知識與直接經驗相結合。一般來說，啟發式教學可分為置問、設置場景、解問、反饋與評價等幾個環節。

《路由協議與配置》實驗項目的設置應以導出問題為出發點、以引導學生學習和思考理論知識為目的;簡單的驗證式的實驗難以引發學生思考，達不到啟發式教學的目的。因此，在制定和選擇合適的實驗項目之前， 應當首先確定教學的理論知識點的相應問題，也就是啟發式教學的第一個關鍵環節―――置問。此外，因為不同層次學生的已有知識和理解能力有一定的差異，所以問題的確定也應當按照學生當前的基礎水平來進行;合適的問題才能激發他們解決問題的動機，釋放出他們的活力。在興趣引導式教學階段從學生的表現可以大致了解他們當前具備的基礎，可以由此進行問題的設置。完成了置問后，接著可以選擇合適的實驗來引導學生進行理論知識的學習。在實驗環節需要注意的是實驗場景的設計應當直觀易懂，并且為問題的提出完成順理成章的鋪墊，即具有目標導向性;另外，也要具有一定的彈性，即實驗應當包含盡量多的因素，以適應較多變化，避免出現限制學生思維的消極影響，有彈性的實驗場景也有助于學生提出創造性、研究性課題。在實驗中，可以采取小組實驗的形式。在一個小組中，不同學生將逐漸承擔不同的角色，如對實驗有深入了解的同學不只是自己正確就可以，還需要幫助其他同學共同完成，讓“小先生”的角色功能最大化。通過互動，提高學生之間探討問題的熱情，使他們變被動為主動的進行學習。實驗進行之前，可適當講述一些基本概念和基本原理，但不宜深入，更不能講述完一個章節或幾個章節之后再做實驗，否則很容易引起學生對課程不感興趣甚至厭學。實驗進行完之后，在課堂上應按預先設置的問題和實驗過程詳細展開分層理論模型的講述，在解釋問題的同時讓學生接受相關理論知識。講述完理論知識之后，學生對知識的掌握會由實驗時的感性認識上升到理性認識，此時教師可根據指導過程中觀察到的情況，請有代表性的小組派代表向全班講述本組實驗體會和根據學習的理論知識作總結。教師鼓勵他們大膽表述自己的意見，發揚教學民主并給出及時評價。最后教師針對各代表的報告情況，做出總結性講評。

三、《路由協議與配置》實驗教學模式評價

在實驗教學模式評價中實行以人為本的整體性評價。評價標準開放化，立足社會需求，做到課程標準與職業資格標準的接軌，實現課程標準與學生職業生涯發展的協調。評價主體多元化，不僅有學校和教師的評價，也有學生自評和互評，以及企業、行業的評價。實驗教學模式評價方式綜合化，采用過程性評價、階段性評價和結果性評價相結合，教師評價、學生評價、社會評價相結合。[4]

四、小結

隨著高等職業教育的跨越式發展，教育市場的競爭將日趨激烈，我院以“外語強，技能硬，綜合素質高”為培養目標，只有不斷更新理念，加強對實驗教學體系的改革與創新， 才能培養出適應不斷調整的產業結構的高級技能應用型人才，才能適應經濟社會的發展， 實現辦學目標。

參考文獻

[1] 朱文球，李長云，滿君豐.以就業為導向的IT人才培養實訓教學模式探討[J].福建電腦，2008（11）：24-25

[2] 張進松.創新實訓教學模式提升人才培養層次[J].科協論壇，2009（5）

篇5

關鍵詞 Ad hoc 網絡；路由協議；負載均衡；AODV；能量

1 引言

移動Ad Hoc網絡(MANET) [1 ]是由一組移動節點通過自組連接形成的多跳無線網絡。不同于有線網絡，它不需要固定的基礎設施。由于其自組織性、快速部署和無須任何固定設施的特點，MANET 有廣泛的應用，如戰地指揮控制、緊急災難恢復、礦場操作和研討會信息共享。MANET 正作為重要的、有前途的研究領域受到極大關注。

如今按需路由協議是移動ad hoc 網絡中應用最廣泛的一種路由協議。作為按需路由協議代表的AODV[2 ] 和DSR[3 ]都是以最短路徑作為路由選擇的標準，它們在網絡輕負載情況下表現良好。然而，在高業務量的情況下，AODV和DSR 的性能都急劇惡化[4 ] ，部分原因是由于其在路徑選擇時傾向于使用相同的節點作為中間節點，大量的數據通過少量節點傳輸，引起網絡的阻塞，從而導致較高的分組時延，部分節點也會過早地電池耗盡。許多研究者認識到，當網絡負載較重時，最短路徑并非是MANET 中用于路徑選擇的最佳度量[5 ，6 ] 。

與此同時，網絡負載平衡正受到越來越多的關注。MANE網絡的各個節點在充當終端角色發送和接收信息的同時，還作為路由中繼節點轉發信息。由于MNANET網絡特點，路由的選擇會直接影響網絡吞吐量，端到端時延，終端節點的能量消耗等參數。多數終端節點都采用有限電源模式，因此剩余能量就作為節點最寶貴的資源，一旦資源耗盡，終端節點就無法工作，也無法作為中繼節點繼續工作，進而導致整個網絡無法正常運行。然而，在一些節點能量耗盡的時候，其它節點還有過多剩余能量，這就造成了MANET網絡的能耗不公平性，還有些節點擔負著比其它節點更為重要的作用，一旦能量耗盡會對整個網絡造成巨大損失。因此，就需要在基于最短路徑路由的常規路由協議基礎上，更多的考慮網絡的能量損耗公平性，即負載均衡性能。

本文第2節介紹MANET 中負載平衡路由的相關工作;第3節描述路由協議LBAODV，提出一種新的路由選擇度量，它綜合考慮了節點的剩余能量，路徑的延時和跳數，試圖通過一種最優路徑選擇算法來保護網絡中的低能量節點7第4節給出仿真環境、性能參數和仿真結果；最后提出結論和進一步的研究工作。

2 負載均衡路由協議的研究

目前提出的負載均衡路由算法主要有：MRP –LB (Multi - Path Routing with Load Balancing) [7 ] 、MSR(Multi - Path Source Routing) [8 ] 、DLAR (Dynamic Load- Aware Routing) [9 ] 、LWR (Load Aware Routing) [10 ] 、LSR(Load - Sensitive on Demand Routing) [11 ] 和LBAR(Load - Balanced Ad Hoc Routing) [12 ] 。這些算法的選路準則不再象普通的MANET 中的路由算法(如：AODV、DSR 等) 那樣，以“路由最短”作為選路準則，而是通過一些能夠反映網絡負載狀態的信息來作為選擇準則。表1 從選路準則、性能評價、是否需要周期性發送信息三個方面列出了目前已提出的主要的負載均衡路由算法的特點。

由于現有的ad hoc 路由協議缺乏網絡負載平衡能力，而且沒有考慮網絡中的每個節點的壽命，面對大量數據業務，協議不能提供令人滿意的性能。針對上述的不足之處，本文提出了LBAODV協議是綜合路由的負載均衡，延時和跳數來選擇最優路徑的。改進主要基于以下幾個方面：

1）當中間節點收到RREQ消息后，首先判斷自己的剩余能量所處的狀態，進而來判斷是否進行轉發，從而防止了RREQ分組在全網范圍內的不必要轉發和某些節點的失效，減少了網絡擁塞，提高了系統吞吐量，并且平衡網絡負載，延長了重負荷節點的生存時間。

篇6

關鍵詞：VANET；MCCR；路由算法；吞吐率

中圖分類號： TP393文獻標識碼：AMCCR—A Distributed Routing Protocol in VANET

車載自組織網絡簡稱車載網絡（Vehicular Adhoc Networks，簡稱VANET），是一種新型的正在發展中的移動自組織網絡.VANET是具有高動態性的、快速移動的短程無線通訊網絡，它是由在道路上的汽車之間（簡稱V2V）以及汽車與路邊基礎設施間（簡稱V2I）無線通信組成的自組織網絡，車載網絡有望支持的實際應用包括交通警告廣播、動態路線規劃等.然而VANET有著網絡吞吐率不高等問題，制約了它的推廣應用，因此提供穩定可靠的網絡連接和提高吞吐率成為近來VANET研究的熱點[1-3].

與傳統MANET不同的是：VANET具有節點移動迅速，網絡拓撲結構變化頻繁等特性[4-6].不少學者提出了各種路由協議來解決不同環境下VANET中的路由問題.無線Ad Hoc網絡傳統的路由協議根據路由發現過程的區別分為兩大類：按需（Ondemand）路由協議和表驅動（Tabledriven）路由協議，它們都是單信道路由協議.一類是動態源路由協議DSR （Dynamic Source Routing），DSR是一種按需路由協議，它允許節點動態地發現到目的節點的多跳路由.另一類是基于目的節點序號距離矢量DSDV （DestinationSequenced DistanceVector）協議，DSDV[7]協議是基于BellmanFord路由機制的表驅動路由算法，在該算法中，每個節點維護一張路由表，該表包括網絡內所有可能的目的節點和到那些目的節點的跳數值.每一條記錄帶有一序列號，該序列號是由目的節點分配的.該序列號使得節點可以區分過時的路由和最近的路由，從而避免路由環的形成.

湖南大學學報（自然科學版）2012年第11期揭志忠等：VANET中一種分布式路由協議MCCR 1 包含虛擬鏈路的網絡模型及算法

為了提高VANET的吞吐率，采用多信道路由是一個趨勢，若同時采用合作機制，則能有效地提高整個無線網絡的吞吐率.本文構建了擴展的適應多信道基于合作機制的網絡模型.設計了在多信道環境下有效的信道分配算法，以充分利用信道資源.

篇7

關鍵詞：無線傳感器網絡；路由協議；算法改進；LEACH算法

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）04-0-02

0 引 言

火災是威脅人類安全的重要災害之一，屬于人員密集型場所的學校是學生的聚集地點，如果滾滾濃煙和熊熊烈焰發生在我們美麗的校園時，那將是十分危險的狀況。學生宿舍是校園內最容易引發火災的地方，因而預防學生宿舍發生火災是防火工作的重點。針對此種危害巨大的事件設計出一種基于無線傳感器的防火網絡。

1 相關內容

1.1 無線傳感器網絡

無線傳感器網絡（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量廉價微型傳感器節點部署在監測區域內，通過多跳方式自組織成一個無線通信的網絡系統，各節點之間協作地感知、收集和處理網絡覆蓋區域中感知對象的信息，并將此信息加以融合后發送給觀察者。WSN節點的布署具有快速展開，抗毀性強等特點，不依賴于其他預設的軟、硬件設施。并且無線傳感器網絡應用之廣泛已經涉及到各個領域，包括軍事、交通、工業、環保等眾多方面。

1.2 無線傳感器防火網絡

基于無線傳感器的防火網絡由一定數目的傳感器節點以無線自組織的方式形成。依次分為節點、網關、數據采集及監控中心以及終端的層次結構。傳感器節點具有對數據處理和對信息進行通信的能力，各傳感器節點負責搜集周圍區域的各種信息，進而將數據通過多跳的無線通信方式傳向匯聚節點。針對于學生宿舍無線傳感器的防火網絡是將傳感器節點部署在監測區域即住宿區域范圍內，以物理位置的遠近為依據自組織成簇，當傳感器節點檢測到周圍環境空氣中的溫濕度變化以及煙霧的比例如果超出設定的閾值，則傳感器向匯聚節點（監控室）發送所采集到的異樣數據，此時監控室便會發出類似警報等的通知信號從而達到防火及快速救火的目的。在此過程中，終端節點如何在耗能較小的情況下將檢測到的信息傳送到匯聚節點將是本文研究的重點[1]。

2 適用于無線傳感器的防火網絡的路由協議

在防火網絡路由協議的研究中我們仍以無線傳感器網絡經典的分簇路由協議LEACH算法為基礎。LEACH是一種典型的自適應分簇路由協議。LEACH中首次定義了一種概念“輪”，每一輪由兩個階段組成，即簇的建立及穩定的數據通信 [2]。在簇建立階段，處于傳感器網絡中鄰近區域的節點通過動態的方式形成簇，并且以隨機的方式產生出簇頭；在數據通信階段，各簇區域內部的節點將采集到的數據發送給簇頭，而各簇頭對接收到的數據包進行數據融合處理后將所得結果再傳輸給匯聚節點。為了延長網絡運行時間保持傳感器節點間能量的均衡消耗，按照輪周期性的隨機選舉策略選舉簇頭，每一輪簇頭選舉的方法為：編號為n的節點隨機產生一個處于[0，1]之間的數，如果這個數小于已經設置的閾值T（n），那么此節點將成為本輪工作的簇頭。T（n）的計算公式如下：

公式（1）中，r為當前的運行輪數，p為網絡中選出的簇頭數占節點總數的比例，G為網絡運行的前1/p輪沒有承擔過簇頭的節點集合。當節點被選舉為簇頭后，便廣播一個聲明自己成為新簇頭的消息，而未當選為簇頭的節點則根據接收到消息信號的強弱程度決定加入的簇，并發消息給該簇頭。各簇頭與其簇內節點之間通過CSMS＼MAC協議通信，簇頭使用TDMA方式為自己簇內的節點分配不同的時隙進行通信，簇內普通節點只與簇頭通信只能在自己的時隙內進行，除此時隙之外節點的通信模塊將休眠，從而使得節點的能耗盡可能最小化[3]。此種方式的優點在于網絡中各節點可以等概率擔任簇頭，從而保持網絡內各節點能量消耗的相對均衡，延長整個網絡的運行時間。其缺點有以下兩點：

（1）LEACH算法各簇頭使用單跳方式向匯聚節點傳輸信息，其能耗的不均衡性導致該算法不適合大規模的工作網絡；

（2）存在動態分簇導致簇頭頻繁變換和大量廣播當選簇頭的消息等這樣的額外開銷。

3 對相關路由協議的改進

4 對改進算法的仿真

4.1 仿真實驗場景設置

仿真過程中的使用參數：網絡中節點個數N=100；正方形仿真場景的邊長M=100；各仿真節點初始能量E0=2×109；無線通信模型中的幾個重要參數分別設置為Efs=10，Eelec=50×103和Eamp=0.001 3；簇頭節點對單位數據融合所消耗的能量EDA=5×103；相對于正方形場景基站位置的坐標p=[50，175]。

4.2 仿真結果與分析

首先在邊長為100的正方形仿真場景內以隨機方式部署100個傳感器節點。在以上仿真場景下，未改進的算法與改進后的算法其每一輪的能量消耗如圖1所示。

從圖1可以看出，本文改進后的算法在網絡運行中第一個節點能量消耗盡時，其網絡總能量明顯小于相同情況下的LEACH原算法的能耗，即改進后的算法能夠相對均衡網絡中的能耗。

從上圖仿真結果可以看到改進后的算法在延長網絡生命周期、均衡網絡能耗等各方面均比原算法優越。原算法在選取簇頭時隨機因素比較大，每輪的簇頭選取中原算法均按照網絡前期運行中的節點是否當選過簇頭作為唯一的選擇條件，并不考慮節點的剩余能量及節點間的能量差異，這種選舉簇頭的方式會導致部分能量低的節點被選作簇頭從而嚴重加快這些節點的能量消耗速度。而本文改進后的算法比較全面的考慮了一個重要因素――各個節點的剩余能量水平，即網絡運行中會盡量選擇剩余能量較多的節點來充當簇頭，并且保證當選簇頭的節點其剩余能量要大于網絡內所有節點平均能量水平。

5 結 語

未來無線傳感器網絡路由協議除了能夠高效地利用節點的有限資源，保證網絡的安全路由能力和各傳感器節點之間很好地協作之外，還應該能夠支持網絡的一些個性需求。例如基于無線傳感器的防火裝置采用的路由協議應保證網絡高度的移動性、敏銳性及自組織能力，使傳感器網絡具備能夠作用在各種應用場合中的能力。

參考文獻

[1]劉兆偉，楊波，張遠，等.無線傳感器網絡路由協議研究分析[J].信息技術與信息化，2008，37（5）：34-37.

[2]周建欽，劉成.WSN分簇路由協議LEACH的研究與改進[J].杭州電子科技大學學報，2014，34（6）：8-12.

[3]張巖.一種基于LEACh的分階段簇頭選舉算法[J].科學技術與工程，2012，12（31）：8419-8423.

[4]畢艷忠，孫利民.傳感器網絡中的數據融合[J].計算機科學，2004，31（7）：101-103.

篇8

關鍵詞：無線傳感器網絡；剩余能量；最佳簇首分布；蟻群算法

中圖分類號：TP393.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）18-0025-02

Research of Clustering Routing Protocol based on Energy Efficient Wireless Sensor Network

DU Jia-xuan1，YANG Jun

（1.School of Mathematics and Computer， NingXia University，Yinchuan 750021，China； work Administration Center， NingXia University，Yinchuan 750021，China）

Abstract：Traditional cluster-based routing protocols do not perform so well in network energy consumption and lifetime when the network is large，because energy consumption among cluster-heads are not uniform，the route between BS and cluster-heads may be not the shortest，the low data transmission efficiency.To solve these problems， based on residual energy and the best distance of the cluster head proposed a distributed clustering routing protocols EDAC. The base station selects a candidate cluster head based on the residual energy ， to be selected cluster head should within the best cluster head distribution optimum distance， using AC algorithm find the shortest path between each cluster head so that multihop transmission data. The simulation with MATLAB shows that the EDAC outperforms LEACH nearly 20% in the network lifetime.

Key words： WSNs；Residual Energy；Best Cluster Head Distribution；AC

1 引言

無線傳感器網絡WSNs[1]（Wireless Sensor Networks）是數目較大且具有計算能力和處理能力小型傳感器節點通過有限的能量供應進行數據采集的自組織網絡。在有限的能量供應下，傳感器節點將采集的感知數據通過某種協議傳送至基站，在這一過程中能量的有效利用是延長無線傳感器網絡生存時間的關鍵。學者們針對WSNs中能量有效利用問題提出了很多新穎的想法，其中分簇思想由于在實際應用中得到了良好的效果從而引起了學者們的廣泛關注。LEACH（Low energy adaptive clustering hierarchy）[2]協議采取隨機性的選擇簇頭把能量的消耗分布在無線傳感器網絡內的所有節點上。HEED[3]（Hybrid energy efficient distributed clustering）是基于混合能量和通信代價的特定概率公式選擇簇頭，剩余能量較高和低通信代價的節點才可以當選簇頭，但是該協議不保證最優的簇頭數和網絡連通性.

通過對以上文獻總結得出，已經存在的算法都存在簇首分布不合理，簇間通信耗能較高，分簇不均勻等問題。本文充分考慮了以上各算法的不足之處，主要針對各算法中簇頭分布不均勻，簇間數據傳輸能耗較大的問題，提出一種綜合節點剩余能量又考慮簇頭分布、簇內單跳簇間多跳分簇路由協議。

2 網絡模型和問題描述

本文采用的無線電能耗模型，發送端的能量主要消耗在無線電發送元件和功率放大器，接收端的能量主要消耗在無線電發送元件，實驗采用自由空間（功耗損失）多徑衰減（功耗損失）信道模型，主要與發送端和接收端之間的距離有關。

傳感器節點發送l-bit數據耗能：

（1）

傳感器節點接受1-bit數據耗能：

（2）

上式中，是發射電路元件功耗，為接收電路功耗，取決于數字編碼，過濾和信號擴散方式。l是傳送的數據包的大小，d發送端和接收端之間的距離，和為放大器功耗，取決于接收者的距離和誤碼率。，為距離門限，根據數據發送者和接受者之間的距離，選擇自由空間信道模型或者多徑衰減信道模型。

3 改進協議設計

改進協議充分考慮了節點的剩余能量，與LEACH協議一致，本文也才用“輪”的概念。協議的沒輪分簇的建立和穩定數據傳輸兩階段。在簇建立過程中，我們首先由基站指定簇頭，由于初始能量相同，在以后的輪中我們根據節點的剩余能量選擇候選簇頭，候選簇頭如果在簇首最佳距離之間，則候選簇頭成為正式簇頭，并廣播已當選簇頭的消息，根據信號的質量非簇頭就近入簇。本文利用基于能耗的最優簇頭數公式來計算控制簇頭數量。在數據傳送階段，我們利用蟻群優化算法在簇頭之間找出一條最短的數據傳送路徑，有效的減少網絡開銷。算法使用的變量如下：節點剩余能量：ND_R_Energy，節點平均剩余能量：ND_Ave_R_Energy，簇頭數目：k。

3.1 簇的建立

在簇頭選舉開始時，第一輪簇頭由基站指派。第二輪開始時每個簇統計簇內節點的剩余能量信息，每個節點將自己的剩余能量發送給簇頭，各簇頭節點計算平均剩余能量，并且將計算所得結果傳送至基站，由基站計算整個網絡的平均剩余能量。基站廣播帶有平均剩余能量的消息，如果簇頭的剩余能量大于平均剩余能量則繼續當選簇頭，否則進行下一輪分簇。與由于簇頭的產生是均勻分布在網絡范圍內的，從第三輪開始，在一個簇頭的管理范圍之內，我們采取集中式簇頭選舉方式在每個簇范圍內選舉簇頭，建立新的簇。如果沒有被任何簇加入，則自己發送廣播消息成為簇頭。具體算法步驟如下：

1）大于平均能量的傳感器節點放入集合A，并由大到小排序，即；

2）被當做是第一個簇首，加入集合B中；

3）建立集合D，D是簇頭間距最佳距離范圍的集合。計算候選簇頭與的距離，并與集合D進行比較，距離在集合D內，則為簇首，加入簇首集合B中。否則，為普通節點；繼續計算下一個候選節點，繼續判斷，直到產生第二個簇首；

4）同理，在選擇第m（m>2）個簇頭時。必須保證它與前m-1個簇頭的距離都在D內。

5）如果簇頭數達到計算得到的最優簇頭數k，我們就停止本輪選舉過程。

6）通過以上的步驟我們可以得到集合，此后每個簇頭節點管理簇成員節點。

7）如果需要重新分簇，我們主要考慮節點的剩余能量，簇成員節點之間計算簇頭競爭概率，概率最大者成為簇頭，并廣播自己成為簇頭消息，其他節點根據最小接收能量就近入簇，如果沒有被任何簇加入，則自己發送廣播消息成為簇頭。簇頭選舉概率由公式（8）給出

（8）

3.2 穩定數據傳輸階段

分別將簇頭和基站的坐標放入矩陣和中，利用蟻群優化算法（AC）算法在簇頭和基站之間找到一條可行的最短路徑進行數據傳輸[4]。為了避免數據傳輸集中于同一路徑，過早的消耗完此路徑上距離Sink節點較近節點的能量從而導致該節點失效，我們采取下面辦法：

程序流程

1）初始化：簇首和基站的總個數、簇首和基站坐標、AC算法的相關參數；

2）基站運行AC算法，得到一條最優路徑并且記錄離Sink節點最近（n/4）節點的編號，計算這些節點的ND_R_Energy；

3）如果ND_R_Energy小于ND_Ave_R_Energy，將此節點加入AC算法的禁忌表，標記為暫時不可傳輸節點。否則進入第四步；

4）基站計算分析所得路徑是否可行，程序結束，節點開始數據傳送。否則，轉到第2步。

當一輪數據傳輸結束后，重新進入簇的建立階段，進行下一輪簇重構，直至能量耗盡。

4 仿真結果分析

4.1 仿真實驗環境

本實驗采用Matlab軟件進行仿真分析，我們主要對LEACH協議及改進的EDAC協議進行了模擬，從網絡的死亡節點對比情況來進行性能分析。實際仿真參數相同如下表1所示。

4.2 性能分析

我們分別運行LEACH協議，EDAC協議10次，網絡中平均死亡節點（總結點-存活節點）對比情況如圖7所示，由對比可知EDAC協議第一個死亡節點出現要晚于LEACH協議（LEACH協議第一個節點死亡輪數是762，EDAC第一個節點死亡輪數為1050）。在死亡節點為80%時，LEACH協議運行了大約1200輪，而EDAC協議已經運行了1500輪，從而EDAC協議使網絡生存期延長了20%。實驗表明，EDAC協議有效延長了網絡中第一個死亡節點出現的時間，而且在網絡有效的情況下，改進算法明顯延長了網絡的生命周期，最終有效提高了網絡的性能。

參考文獻：

[1] Rashid B， Rehmani MH. Applications of wireless sensor networks for urban areas： A survey[J]. Journal of Network and Computer Applications， 2016， 60： 192-219.

[2] Arora VK， Sharma V， Sachdeva M. A Survey on LEACH and other’s Routing Protocols in Wireless Sensor Network[J]. Optik - International Journal for Light and Electron Optics.

篇9

【關鍵詞】車聯網 路由協議 AODV DSDV DSR

[Abstract] Three typical routing protocols of AODV， DSDV and DSR in VANETs were simulated and analyzed. By adjusting the number of nodes， three indicators of average end-to-end delay， normalized routing overhead and delivery ratio of packets were compared for these routing protocols. Network environments suitable for these three protocols were analyzed. Their scalabilities were addressed. Simulation results show that DSDV protocol has worse scalability， while AODV and DSR protocols have better scalabilities.

[Key words]VANETS routing protocol AODV DSDV DSR

1 引言

VANETs（Vehicular Ad hoc Networks，車載自組織網絡）作為移動自組網中的一種主流技術，具有無需基礎電信設施、動態拓撲、有限帶寬的特性，同時也具有能量不受限、移動速度快、移動軌跡可預測的特點[1]。駕駛者依靠車聯網，可以實現相互間點對點式的通信，能隨時掌握其他車輛部分信息和路況信息，并預先采取適當的措施，減少和避免交通事故的發生[2]。

2 VANETs中的協議類型

當前，VANETs中的消息傳播機制可分為三類[3]：基于拓撲（Topology based）、基于地理位置（Position based）、基于廣播（Broadcast based）。

文章主要研究基于拓撲的消息傳播機制，對其中的典型路由協議的可擴展性進行研究，即通過網絡中的節點數增加時協議性能指標的變化情況來了解不同網絡協議的可擴展性。

基于拓撲的消息傳播機制主要是利用鏈路信息來選擇從源節點至目的節點的消息傳播路徑，依據它們的驅動方式，可劃分為先應式（Proactive）[4]和反應式（Reactive）[5]兩類，二者也分別稱為表驅動路由和按需路由。

表驅動路由的工作機理為：網絡中每個節點都事先建立其到網絡內其他各節點的路由表，并且實時對路由表進行維護。當有數據傳送請求時，只需查詢事先建立的路由表來確定發送路由，從而降低數據傳遞時延，如DSDV（Destination Sequenced Distance Vector，目的序列距離矢量路由協議）[6]。

按需式路由協議無需預先建立路由表，只有當節點需要數據傳輸時，才啟動路由發現工作，而且節點只需建立到其他部分節點的路由表，如AODV（Ad-hoc Ondemand Distance Vector，按需距離向量路由協議）[7]、DSR（Dynamic Source Routing，動態源路由）[8]。

可擴展性是指網絡在一定的條件下可以擴展到的規模。可擴展性受很多因素的影響，網絡中節點的移動速度與網絡負載的改變都會在很大程度上影響網絡的可擴展性。因此需要一種較為公平的仿真方案，使得可擴展性盡量與網絡的規模相關，而盡量與節點移動速度和網絡負載無關。

3 仿真環境及參數

移動模型采用Random Waypoint（隨機路點移動模型），針對三種常用的Ad Hoc網絡路由協議DSDV、DSR和AODV，在預先設定網絡基礎場景之上，把節點數從50擴展到100、150、200，假設50個結點分布在一個d×d的區域內，則結點數為N的網絡范圍為，其中n為節點數。設d=1000m，則平均每個節點所占有的面積為2×104m2，保持該比例不變，在四種不同的網絡規模下相應的面積可用表1來表示。然后設定仿真環境（以50個節點為例），50個網絡節點，暫停時間（pause times）為0s、10s、20s、40s、100s，節點最大運行速度（maximum speed）為20m/s，網絡拓撲的范圍為1000×l000m，移動模型為隨機點模型，通信源模型為連續比特速率，分組發送速率為2packet/s，無線網傳輸速率為1Mbps以及仿真時間為100s。

4 仿真結果及分析

4.1 分組平均遞交率

分組平均遞交率示意圖如圖1所示，該性能參數能反映網絡所能支持的最大吞吐量，它可以直觀地反映路由協議適應網絡變化的能力以及路由協議的正確性和完整性。

如圖1所示，三種路由協議在平均遞交率方面隨著網絡節點數量的增加，都呈現出加速下降的趨勢，這是由于表驅動型路由協議DSDV需要周期性地廣播路由信息，占用了部分鏈路帶寬，同時隨著節點數量的增加，開銷也快速增加，所以當節點數為50時，其平均遞交率指標就出現明顯下降。并且由于DSDV協議是先驗式的路由協議，節點在高速的移動，鏈路很容易失效，一旦鏈路失效，無法快速地恢復鏈路建立，這就會導致分組的丟失。而兩種反應式路由協議在50個節點時，仍能較好地運行，分組平均遞交率接收率仍大于99%，這是由于按需路由只有在需要查找路由的時候才發送路由信息，避免了多余的路由信息。因此在相同場景中按需路由協議的分組傳送率優于表驅動路由協議，而當網絡中節點數達到100時，DSDV的遞交率下降到了74%，兩種按需路由雖有下降，但遞交率仍然保持在94%～98%。當進一步增加網絡中的節點數量，使之達到200個時，AODV的分組接收率指標比其它兩種協議要優異，這是由于AODV協議采用廣播方式進行路由回復，而DSR協議采用單播的路由回復方式，從而使AODV協議中的MAC層耗費低于DSR協議，所以AODV協議較DSR協議有更高的報文接收率。

4.2 路由開銷

在網絡負載方面，由于網絡規模是遞增的，所以不宜用路由負載來衡量，故用傳送每個數據報文所需要的控制報文數量來衡量路由開銷。這個性能參數是用來衡量協議效率以及可擴張性在低帶寬情況以及擁塞時的性能和能耗效率。

每個節點傳送的數據報文由節點本身作為源節點產生的數據報文和轉發別的節點的數據報文兩部分組成。如圖2所示，DSDV的路由開銷比AODV、DSR要小。這是由于DSDV是表驅動，網絡中的所有節點都要實時的維護一張路由表，并周期性地更新它，以保持路由的及時性和有效性，所以有較小的路由開銷。兩種按需路由協議在網絡中節點數量小于100時性能相近，而當網絡節點數量達到200時，AODV的路由開銷大于DSR，這是由于DSR的控制報文是記錄源路由，而AODV記錄的是逐跳路由，當鏈路失效時，AODV產生的RERR（Route Error，路由錯誤）要遠遠多于DSR造成的。

4.3 端到端平均時延

在時延方面，三種路由協議的性能和分組遞交率類似，如圖3所示，當網絡中節點數量小于100時，端到端平均時延小于0.1s，在正常范圍之內。而當網絡中的節點數量增大到200后，三種協議的相應時延均有很大程度的增加，已經到達了秒級，尤其是DSDV，其時延增大到6s級別。雖然AODV相比較時延最小，但也達到了1s級別，這是因為MAC層的負載會隨著網絡規模的擴展而增加，當MAC層的負載增加到一定程度時就會影響數據包的正常發送。DSR協議由于采用單播包使得其平均端到端時延大于AODV協議。從仿真數據來看，在網絡規模較大時，DSDV不適宜實時性要求高的業務。

5 結束語

對VANETs網絡性能的影響是多方面的，路由協議只是諸多因素中的一種。本文對幾種路由協議的性能做了分析比較：（1）AODV協議的可擴展性優于DSR及DSDV協議，因此在拓撲變化頻繁的VANETs網絡環境中，應采用AODV路由協議。（2）分析仿真結果后發現，現有的AODV協議同樣也不適合大規模網絡，在節點數達到200時，其性能表現較差。（3）AODV適于城市中的VANETs，當在高速公路上時，網絡中各節點的高速運動所產生的動態拓撲會延緩AODV的收斂速度，產生大量不可靠的路由，繼而導致大量開銷。（4）基于AODV的改進有很多，如文獻[9]提出的PGB（首選廣播組，Preferred Group Broadcasting），它通過降低轉發數量來提高路由的穩定性，降低因路由發現所產生的開銷。文獻[10]將DSR協議的路徑收集機制引入AODV協議，可在一次路由發現過程中建立更多的路由，從而提高網絡的性能指標。文獻[11]中通過修改AODV中的一些報頭，使其能支持延時約束，并對延時進行預測，有效提高了網絡性能。當然，還有很多試圖提高協議性能的相關研究，相信隨著研究的不斷深入，適于車聯網應用的協議會不斷出現。

參考文獻：

[1] Lee K C， Lee U， Geral M. Geo-pportunistie routing for ve- hicular networks[J]. IEEE Communications Magazine， 2010，48（6）： 164-171.

[2] 李元振，廖建新，李彤紅，等. 城市場景車載Ad Hoc網絡競爭轉發關鍵參數分析[J]. 電子學報， 2011（5）： 1154-1158.

[3] 呂代剛，王靜蕾，李英豪. VANETs路由協議綜述[J]. 電子技術應用， 2015（4）： 16-19.

[4] 孫寶林，李臘元. 多跳無線移動Ad Hoc網絡路由協議的研究分析[J]. 小型微型計算機系統， 2004（10）： 1737-1741.

[5] 劉煥敏，朱培棟，汪思敏. Ad Hoc網絡按需路由協議實現技術研究[J]. 計算機工程與應用， 2004，40（33）： 158-160.

[6] PERKINS C， BHAGWAT P. Highly dynamic destination se-quenced distance vector routing（dsdv） for mobile computers[A]. Comp Commun Rev[C]. 2010： 234-244.

[7] C Perkins. RFC3561 Ad hoc On-Demand Distance Vector（AODV）Routing[S]. 2003.

[8] David B Johnson， David A Maltz， Yih-Chun Hu. The Dynamic Source Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks[Z]. Intenet-Draft， draft-ietf manet-dsr-10， 2004.

[9] 任偉，董育寧，趙海濤. 一種改進的基于地理位置的無線Mesh網絡路由協議[J]. 南京郵電大學學報： 自然科學版， 2012（1）： 75-83.

篇10

近年來，車載自組織網絡(VANET)快速發展，路由協議的準確分類歸納和對比分析對未來研究有重要的意義。針對VANET中路由協議歸類分析不完善和未來發展趨勢進行綜述，依次從基于拓撲、地理和混合路由等方面進行分類歸納，著重介紹了一些經典的地理路由協議并對其特點和性能進行分析，提出了優缺點和改進意見。重點分析地理路由中未來研究熱點的延時容忍路由(DTN)和機會路由協議，提出了VANET路由所面臨的主要挑戰和潛在的機遇，并指出明確的研究路徑。

關鍵詞:車載自組織網絡；地理路由協議；延時容忍路由協議；機會路由協議

中圖分類號: TP393文獻標志碼:A

英文標題

Vehicular Ad Hoc network routing protocol and its research progress

英文作者名

FU Yuanke*, TANG Lun, CHEN Qianbin, GONG Pu

英文地址(

Chongqing Key Laboratory of Mobile Communications Technology, Chongqing University of Posts and Communications, Chongqing 400065, China

英文摘要)

Abstract:

In recent years, with the rapid development of Vehicular Adhoc NETwork (VANET), wellclassified routing protocol and comparative analysis are important for future study. This paper dealt with the ambiguous classification and deficient analysis of the routing protocol in VANET, classifying and summarizing the routing protocols on the basis of topology, geography and hybrid route in turn. Mainly introducing some classical routing protocols, it analyzed their characteristics and performance, and put forward the advantages and disadvantages as well as improvements. Special stress was put on the comparative analysis of Delay Tolerant Network (DTN) and opportunity routing protocol which would become hot spots for future geographic routing study. Besides, the major challenges and potential opportunities that VANET was facing were pointed out, which had laid the foundation of future protocol study and suggested the path to research clearly.

In recent years, with the rapid development of Vehicular Ad hoc NETwork (VANET), wellclassified routing protocol and comparative analysis has had vast importance for future study. This paper dealt with the ambiguous classification and deficient analysis of routing protocol in VANET, classifying and summarizing on the basis from topology, geography and hybrid route in turn. Mainly introducing some classical routing protocols, it analyzed their characteristics and performance, and put forward the advantages and disadvantages as well as improvements suggested. Laying special stress on the comparative analysis of Delay Tolerant Networks (DTN) and opportunity routing protocol that will become hot spots for future geographic routing study, it proposed the major challenges and potential opportunities that VANET is facing, which has laid the foundation of future protocol study and pointed out the path to research clearly.

英文關鍵詞Key words: Vehicular Ad hoc NETwork (VANET); geographic routing protocol; delay tolerance routing protocol; opportunity routing protocol

