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一种混合式 Adhoc网络路由协议研究与
仿真分析
邹巍*
（电子科技大学通信与信息工程学院，成都 611731）
摘要：移动自组织网络为计算机网络提供了一种新的组网方式，在这种网络中无需管理网络5
的中心基础设施。这种灵活性使网络在某些不能依靠中心管理基础设施的应用场景中能够使
用计算机网络。但是移动自组网网络的无中心基础设施的优点也给这种网络的研究与发展带
来了许多困难之处。这这种网络中产生并维护路由，顺利完成数据中继便是其中一个难点。
节点的移动性将使网络的拓扑快速的变化，这一特性也会为路由带来诸多问题。如今有许多
路由协议已经成功的开发和研究出来用于解决移动自组织网络的路由问题，在本文中，我们10
首先分析了无线移动自组织网络路由协议的研究现状与技术特点，并提出了综合主动路由和
被动路由优点的一种混合式路由算法，最后采用 NS2仿真平台分析所提出协议的性能，并提
出了其优点。
关键词：自组织网络；路由；混合式路由；仿真
中图分类号：TP399 15
Research and Simulation Analyse on a Hybrid Route
Protocol in Mobile Adhoc Networks
Zou Wei
(School of Communication and Information Engineering in University of Electronic Science and 20
Technology of China, ChengDu 611731)
Abstract: Mobile ad hoc networks represent a new approach towards computer networking which does
not depend on an infrastructure for its operation. This flexibility gives rise to new applications of
networks which were not possible with the networks that critically depend on an infrastructure for their
operation. However this absence of infrastructure also gives rise to a host of problems with the network 25
operation. Routing data from a source to destination is one such problem. Mobility of the nodes causes
frequent topological changes and further complicates the problem. Many protocols have been proposed
to help route data in mobile ad hoc networks. In this paper we first discuss about the research status of
route protocol in Mobile Adhoc networks, then, We have proposed a new hybrid routing protocol that
makes use of the both proactive and reactive route protocols has been proposed. Through simulation 30
experiments we have been able to analyze the performance of new protocol and demonstrate its
advantages.
Keywords:MANET; Adhoc; Hybrid Route; NS2
0 引言 35
无线移动自组织网络主要运用于不适合存在中心网络管理设施的场景下，该种网络可以
在任何时间任何地点随时组网，网络中的节点采用自组织网络协议协自发的协作完成通信功
能，节点即扮演着网络主机同时也充当着中继数据的路由器的功能[1][2]。
传统的为 Internet设计的许多路由协议（RIP、OSPR）并不能直接适用于该种网络，主
要原因是，传统的路由协议在无线移动自组织网络快速多变的网络拓扑环境下，协议不能快40
速收敛，并且由于分布式的网络环境，路由开销过大。需要重新设计路由协议。无线移动自
组网网络中的路由协议按功能划分主要包括路由发现、路由决策和路由维三个核心功能[3]。
路由发现是指根据根据自组织网络的网络拓扑信息和业务需求产生从源节点到目的节点的
数据路径，网络拓扑信息的搜集和维护是该项功能的主要任务。路由决策是指根据网络的拓
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扑信息和业务需求信息选择最适当的路径。路径维护是指对所产生的路由进行维护和更新，45
提出旧的、过期的路由信息，确保路由的正确性。由于无线移动自组织网络是一种没有网络
中心管理设施的网络，它工作于无线环境，并且具有移动性，链路连接状况经常发生改变，
所以，无线移动自组织网络的路由协议需要充分的考虑这些因素[4]。
按照现有的无线移动自组织网络的路由协议按类型大致可以分为三类[5]：表驱动路由，
按需路由、混合式路由。表驱动路由协议中，节点定时发送路由控制报文用来获取路由信息，50
并且建立和维护一张或者多张表格，用来维护路由信息。按需路由协议根据发送数据分组的
需要进行路由发现过程，路由表是按需要建立的，其内容可能仅仅是整个网络拓扑结构的一
部分而已。混合式路由是表驱动路由和按需路由的综合。
1 混合式路由发现算法
我们假设无线移动自组织网络规模是所有四跳范围可达，网络任何两个节点内的链路是55
双向可达的，这在实际运用中已经满足大部分需求。总体设计思想可分为以下几个方面：两
跳内路由采用表驱动路由，通过周期的发送控制报文产生两跳内的路由，而三跳和四跳范围
采用按需路由。这样的好处是，路由控制信息报文仅仅在两跳范围内扩散，着有效的降低了
网络的负载，提高了吞吐量。
两跳内表驱动路由 60
每个节点都会周期性的向外发送一跳广播 Hello报文来通过邻居，让邻居知道自己本身
的存在性，当节点收到自己的邻居所发送过来的 Hello报文时，就将自己的邻居信息维护成
一张表格，该表格记录了自己的所有一跳邻居。在 Hello报文中除了广播自己的存在性之外，
在 Hello报文中还捎带了自己的邻居表，将自己的邻居信息也广播出去，这样就可以让接收
到该 Hello报文的节点掌握自己邻居信息。 65
图 1 两跳内邻居维护
maintenance of neighborhood in 2-hops
考虑图 1所描述的网络拓扑，当网络初始化以后，A、B、C、D、向自己的一跳节点广70
播 Hello报文，当 A收到 Hello报文时，将会记录自己的一跳邻居。当有一个 Hello发送报
文周期到来时，A除了向邻居通告自己之外，还将把自己的邻居表也在一跳范围内通告，此
时，A将掌握自己两跳范围内的拓扑结构。经过若干周期后，A节点将会产生如表 1所示的
两跳范围内的拓扑信息。表中的老化时间用以维护邻居的可靠性，当在规定的多个周期未能
收到 Hello报文时，就判断此节点离开当前节点的邻居范围。 75
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表 1 节点 A的邻居表
neighbor table of node A
节点 一跳邻居 两跳邻居 老化时间
A BCD EFG ----
根据邻居表就可以直接升成两跳范围内的路由表，结果如表 2所示：在路由表中我们可80
以看到没有传统的路由老化时间项，这是因为路由表完全由邻居表生成，当邻居表变化时，
路由表就可以一并更新。
表 2 节点 A的两跳内路由表
2-hop route tables of node A 85
目的节点 下一跳 Metric
B 直接交互 M1
C 直接交互 M2
D 直接交互 M3
E D M4
F B M5
G C M6
两跳外按需路由
当某一节点需要和两跳外的节点通信时，此时将启动按需路由策略，考虑图 2所示的路
网络情形，当节点 A只维护了两跳范围以内(包括两跳)的路由信息，当 A节点需要和 C通
信时，此时 A会发起路由查询报文 RREQ来发现该路由报文只在两跳内范围扩散，图 2中90
的黑色箭头。接收到报文的节点查询自己的邻居表，如果发现目的节点在自己的两跳范围内，
就向发起 RREQ 的节点（图 2 中的 A）发送路由应答报文，图 2 中的红色箭头。按照图 2
中的情形，C是 B的两跳邻居，B知道 C的存在，此时 B将向发起路由查询的节点 A节点
和路由查询的目的节点 C节点发送路由应答报文 RREP，这样 A到 C的路由便建立起来了。
95
图 2 两跳外按需路由
On-demand route protocol beyond 2-hop
2 混合式路由维护
在路由协议收敛稳定之后，由于网络中的节点的移动性和无线信道不稳定的特性，需要100
及时的更新和维护路由信息。
路径老化处理
网络中的每个节点都维护一张前驱表，其中记录了一条路径的源和上一跳，每条路径都
要一个生命周期，过期的路径将被删除。此外，为了降低开销，提高效率，当有数据使用该
A D B C
路由请求 路由应答
G
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路径时就延长生命周期。但是这种处理机制可能将当前失效的路由保存下来，这就需要提供105
路径删除机制，将错误的路由删除。
路径删除处理
当通过两跳表驱动路由和三跳、四跳按需路由都无法完成路由的情况下，将会发送路由
差错报文 RERR来删除错误的路由。考虑如图 3所示的情形，如果 B在一定的时间内无法
完成路由，将发送 RERR报文，将告诉数据的源节点 A无法通过本身 B到达目的节点 C，110
路由差错报文 RERR将通过 B-D-A到达 A，其中 B、C、D都将更新自己的路由表。A将删
除通过 D这个下一跳到达 C的路由，同理，D将删除 B，B将删除 G。
图 3 路径删除处理
path delete 115
3 仿真及分析
我们采用的是 仿真平台[6]，对提出的混合式路由协议进行仿真分析。和我们设
定网络规模为 200m×200m。
120
图 4 吞吐量和链接节点数
Fig. 4 throughput and connecting region size
图 4显示了在不同的网络规模和不同的链接数下，网络的吞吐量情况。图中显示了随着
网络规模和有效连接的的节点数的增大，网络吞吐量随之增大，但是当网络规模和网络有效125
节点数增加得过大时，网络变得拥塞，网络的吞吐量反而下降。
A D B C G 链路中断
发送链路不
可达信息
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图 5 平均时延和连接节点数
Fig. 5 latency and connecting region size
130
图 5显示了在不同的规模下和不同有效连接节点数的情况下，随着网络规模的增大，网
络变得拥塞，网络的平均时延逐步增大。网络仿真的路由协议性能和预设的结果相符。
图 6 功率消耗和链接节点数
power consumption and connecting region size 135
图 6显示了在不同网络规模下，整个网络的功率消耗情况，在相同的有效连接节点数下，
网络消耗能量大，而在相同规模下，有效的链接节点数越多，功率消耗越大，这也和人们的
直观认识相一致。
4 结论 140
在本文中我们首先讨论了无线移动自组织网络的研究现状和应用领域，特别的对网络无
线移动自组织网络的路由技术所涉及的关键技术进行了研究与探讨，最后提出了一种混合式
路由协议，并采用 NS2仿真平台对该协议进行性能仿真分析。
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[参考文献] (References)
[1] Joseph Macker, Ian Chakeres, Stewart Bryant. Mobile Ad-hoc
Networks(manet)[OL].[2010-2-11].
[2] Macker P, Corson M S. Mobile Ad hoc Networking and the Computing and Communication
Review[J],1999,3(1):11-13. 150
[3] 刘为国，宋翰涛.移动分组无线网络路由协议设计和优化方法的研究[J].计算机工程与应用，2002,5:34-37.
[4] , Ad hoc Networking(MANET):Routing Protocol Performance
Issues and Evaluation Considerations[S].
[5] 于宏毅，等.无线移动自组织网[M].北京：人民邮电出版社，2005.
[6] The NS manual (NS notes and Documentation). 155
