IMAODV路由協(xié)議在高速移動的網(wǎng)絡中的應用

1.2.4 鏈路修復的改進
由于IMAODV路由中每個節(jié)點對路由應答包具有偵聽功能，所以主路徑上節(jié)點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)點建立到目的節(jié)點的路由，這樣就形成了多個到目的節(jié)點的備份路由。當主路由上的某條鏈路斷開時，便可以通過路由請求RREQ進行局部修復。為了減小路由請求的開銷，本文設置了路由請求的生存期為2跳，中間節(jié)點收到路由請求時，若路由生存期不為0，則查找自己是否有到目的節(jié)點的路由。若有，則按原AODV的方式進行應答，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。當局部修復失敗時，節(jié)點再廣播路由錯誤包。
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，以記錄路徑上每個節(jié)點的累計路由度量值。當源節(jié)點需要通信路由時，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)點的路由表段中添加一個rt_metric，記錄從源節(jié)點到該節(jié)點路徑上的路徑度量最小值，中間節(jié)點收到非重復的RREQ包時，將自身的metric值累加到路由RREQ中的rq_metric上，再繼續(xù)轉發(fā)。如果節(jié)點已經(jīng)收到了同一源節(jié)點相同的廣播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發(fā)包。當路由請求包到達目的節(jié)點時，目的節(jié)點將選擇一個擁有較小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(jié)點時,首先根據(jù)接收包中下一跳信息判斷本節(jié)點是監(jiān)聽節(jié)點還是正常的路由應答節(jié)點,如下一跳ID不等于本節(jié)點ID，則本節(jié)點是監(jiān)聽節(jié)點，此時記錄到目的節(jié)點的路由后不再轉發(fā),否則是主路徑上的節(jié)點，則按照傳統(tǒng)AODV路由應答的方式進行處理。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)點序列號大于路由表中存儲的目的節(jié)點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)絡的拓撲環(huán)境是一個包含50個移動節(jié)點的網(wǎng)絡模型，節(jié)點隨機分布在1 000 m×1 000 m的正方形區(qū)域內，并設置節(jié)點的移動速度在0 m/s~40 m/s之間,每個節(jié)點的無線接口帶寬為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)點中隨機產(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,為了考察改進的協(xié)議在網(wǎng)絡仿真環(huán)境中的性能，本文將模擬節(jié)點速度在0~20 m/s時由于停留時間(pause time)、網(wǎng)絡中節(jié)點間最大連接數(shù)以及節(jié)點的速度的變化對網(wǎng)絡吞吐量的影響，還有節(jié)點移動速度變化對網(wǎng)絡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(jié)點移動速度的關系，由此可知IMAODV協(xié)議的平均端到端延遲隨節(jié)點移動速度的增大優(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，且改進的HELLO機制的發(fā)送頻率與節(jié)點移動速度有關，能較快地發(fā)現(xiàn)路由斷鏈情況并做出相應處理。圖中節(jié)點最大速度為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)點的移動速度的增加，IMAODV的平均端到端延遲低于AODV；當節(jié)點最大移動速度達到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消息機制中考慮到節(jié)點移動速度的影響，并且節(jié)點具有偵聽路由應答的功能，使其具有多條到目的節(jié)點的路由。這樣在斷鏈的時候能夠及時地恢復路由，進行數(shù)據(jù)傳輸，隨著節(jié)點速度的提高，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)絡吞吐量。
圖6中反映了節(jié)點停留時間與吞吐量的關系，此時場景中節(jié)點的最大移動速度為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。