论文研究-基于两跳邻居信息的AODV路由修复机制 .pdf

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基于两跳邻居信息的AODV路由修复机制,张学成,马立香,文提出一种基于两跳邻居信息的AODV路由修复机制。发现断路节点通过邻居信息判断是否发起到达下两跳节点的路由修复,有效的避免了��
中国酗技记又在线 http:/www.paper.edu.cn 节点)和通过该邻屆到达的两跳邻居信息( HELLO报文中携带的邻居信息)。当个节点 接收到所有邻居节点发送的 HELLO报文后,就可以了解到以本节点为中心的两跳范围所有 节点拓扑信息 AODV-NB中两跳范围邻居信息为链路失效时是否发起晔由修复提供判断依据。链路失 效时,只有当发现断路节点两跳邻居表中存在失效路由下两跳地址时,才发起快速修复,提 高了快速修复成功率;同时,在发起原始修复之前判断失效路山先驱节点数目是否小于邻居 表中一跳邻居数目,避免因缺少有效中继节点造成的路由修复失败ε以邻居信息作为判断发 起路由修复的依据,π以提高路由修复成功率,减小因修复失败造成的控制报文开销,降低 数据分组传输延迟。 本地路由修复 AODV-NE的本地修复指发现失效链路节点发起的路由修复,包括两阶段:首先发起到 达失敚路由中下两跳地址的快速修复,如果不成功,再发起到达目的节点的原始修复。 如图1,当节点A发现A-B链路失效时,首先根据邻居信息判断是否满足快速修复条 件。节点A首先在路由表中找到找到失效路由中的下两跳节点C的地址,然后在邻居表中 查找节点C是否为自己的一跳邻居或者两跳邻居。节点A的邻居表中存在节点C的信息, 说明有到达节点C的中继节点,满足快速修复条件,发起到达节点C的快速修复。节点A 向节点D单播目的地址为C的RREQ(RREQ中包含目的节点Dest的地址和序列号),节 点C收到RREQ后,判断到达日的节点Dest的路由仍然后效,向节点A发送RREP。节点 A收到来自节点C的RREP后,快速修复完成,史新路由表 AOdV-nB通过邻居信息预测是否存在到达下两跳节点的中继节点,避免了 improved AODⅤ中因不存在有效中继节点而造成的快速修复不成功所带来的延迟。同时,根据 AODV-NB进行快速修复后节点A到达节点C的跳数定小于等于2跳,即修复后的路由 总跳数不会增加,从而避免了 improved AOD中因修复后路由总跳数增加,而触发节点Src 发起源路由的情况。 rC A}X→B c V. \RREQ 2 RREQ 已有路由 4 RREP /3 RRER 链路信息 的邻居表 序号 眺邻居 两跳邻居 B D A的路曰表 序号下一条下两跳目的芍点 C 图1 AODV-NB快速修复小意图 如果节点Δ不满足快速修复条件,或者快速修复失败,那么节点A根据邻居信息判断 中国酗技记又在线 http:/www.paper.edu.cn 是否发起原始修复。如果先驱节点数小于跳邻居数,说明该节点周围有潜在的中继节点可 以到达目的节点,可以发起修复;如果先驱节点数等于跳邻居数,说明通过这些眺邻居 只能到达已失效路由的源节点,而不能到达失效路由的目的节点,因此不发起路由修复。 通过以上描述可以看出,根据两跳邻居信息判断是否发起本地修复的 AODV-NB比 AODV和 improved AODV具有更高的路由修复成功率,减小了路由重建的延时。 先驱节点补充修复 BX-C Src DHDest 已有路 链路信息 E 图2 AODV-NB补充修复示意图 AODV NB中,如果发现断路节点不满足修复条件,未发起本地修复,则向先驱节点发 送带标记的RERR报文,通知由先驱节点进行补充修复。当先驱节点收到带标记的RERR 报文后,判断自己是否满足原始修复条件,如果满足就进行到达口的节点的路由修复:如果 不满足,继续转发RERR报文,并且取消RERR报文中未修复标记。 如图2,当节点B发现B-C链路失效时,由于不满足本地修复条件,将向节点A发送 RERR报文,并标记为未修复。节点A收到RERR报文后,判断一跳邻居节点数目大」失 效路由先驱节点数,满足修复条件,发起到达目的节点Dest的补充路由修复,重新建立到 达目的节点Dest的路由,避免了由源节点Src发起的源修复。 AODⅴNB在先驱进行路由修复,作为对发现断路节点本地路由修复的一种补充,能在 一定程度上提高修复成功率,降低数据传输延迟 仿真分析 仿真环境及参数 本文主要对AODⅤ协议、[2]中基于两跳路由修复的 improved AOd和本文提出的 AODⅴNB三种协议性能进行比较 仿真米用 OPNET10.5。分别选择30、40、50个移动节点在1000m*1000m的区域内随 机移动,移动模型采用 Ramdom- Way-Point移动模型。每个个节点分别产生一个薮据流,每 个数据沇目的节点在其他节点中随杌选取。每个数据沇中报文发送间隔服从指数分布,均值 为0.1秒。每个报文大小也服从指出分布,均值为128字节。移动节点发送范围为250米, MAC层采用802.1l协议,速率为1Mbps。仿真采用5个场景,节点移动速度分别为5m/s, lOm/s,15m/s,20m/s,25m/s,分别采集数据分组端到端延迟、数据分组递交率、控制报文 开销(控制报文数目和控制报文比特数) 仿真结果 仿真结果表明,当移动节点较多时, AODV NB协议在网终拓扑变化较快的场景中性能 提升较明显。以下是50个移动节点的仿真结果: 国武技记文在线 http:/www.paper.edu.cn 数据分组递交率 收 节点移动速度 图3数据分组递交率 数据分组端到端平均延迟 节点移动速度 图4数据分组端到端延迟 图3显示了在不同移动速率下,全网数据分组的分组递交率,即全网正确接收到的数据 分组总数占仝网发送数据分组总数的百分比。随着移动速率的増加,出现断路的几率提高, 发起本地修复和源修复的几率増大,AODV协议性能下降较快, improved AODⅴ因为限制 了修复范围,修复成功率有所提升,协议性能下降较慢,而本文提出的 AODV-NB根据邻 居信息判断是否进行木地修复,同时冇先驱节点进行补充修复,提高了修复成功率,在移动 速度较快吋办议性能优于 improved AODV。 图4中显示了成功递交的数据分组端到端平均延迟。由于AODV始终发起到达目的节 点的路由修复,修复范田大,修复时间长,所以数据传输延迟较高。对于 improved AODV 和ΔODⅤNB,随着移动速度的增加,网络拓扑变化加快,两跳内修复成功的几率逐渐降低, AODⅴ-NB修复根据邻居信息判断是否修复,确定发起侈复的节点到下两跳节点可达是才进 行快速修复,提高了修复成功率,从而降低了数据报文的传输延迟。 国武技记文在线 http:/www.paper.edu.cn 全网控制报文开销(一) 240 AODV -e AODV-NB 230 225 10 节点移动速度() 图5全网控制报文开销(一) 全网控制报文开销(二) 60 -V AODV 940-× improved AODV--- e- AODV-NB 9200 噩840 8c00 15 25 节点移动速度 图6全网控制报文开销(二) 图5显示了全网平均每秒发送发送控制分组数,图6显示了全网平均每秒发送控制报文 的比特数。随着移动速度的增大,AODV-NB发送控制报文分组数小于AODV和 improved AODV,是因为依据邻居信息判断是否发起路由修复,减少了无效控制报文开销。但是由于 AODⅴNB的 HELLO报文中携带邻居信息,所以控制报文比特开销比较大。 总体来讲,随着节点移动速度的增加,链跻失效的频率增大,需要发起路由修复的次数 相应增加, AODV-NE协议更能发挥优越性。因此,该协议较适合应用于节点移动速度相对 较快,网络拓扑变化小频繁的场景。 总结 本文针对AODV本地修复机制和己有的相关本地修复改进,提出了一种基于两跳邻居 信息的路由修复策略。根据邻居信息,判断是否在木地进行快速修复,从而提高了木地嵱由 修复的成功棨。同吋,如果本地木进行修复,将修复的机会留给先驱节点,有先驱节点根据 自生情况判断是否进行补充修复。 通过仿真验证AODV-NB性能较AODV协议和[2]中提出的 improved AODV协议均有 提髙。节点移动速度越高,拓扑变化越快,性能提升越明显。但是 AODV-NB也有不足 就是通过 HELLO报文通告邻居信息会增大控制报文比特数。如何通过数据分组报文捎带邻 居信息,从而降低控制报文比特数将是下一步研究的重点。 6 中国酗技记又在线 http:/www.paper.edu.cn 参考文 [11 C. Perkins, E. Belding-Royer, S. Das. Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing. Request for Comments:3561.2003.7 [2] XIAO Bai-Long, GUO Wei, LIU Jun, ZHU Si-Lu. "An Improvement for Local Route Repair in Mobile Ad Hoc Networks?. 2006 (th International Conference on ITS Telecommunications Proceedings, pp 691-695,2006 [3 Jing Feng, Huaibei Zhou, Wuhan. "A Self-Repair Algorithm for Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing". International Conference on Personal Communication, 2006 [4] P. Abhilash, Srinath Perur, and Sridhar lyer. "Router Handoff: A Preemptive Route Repair Strategy for AODV. ICPWC 2002, ppl 68-171, 2002 [5] Genping Liul, Kai Juan Wongl, Bu Sung Leel, Boon Chong Seet2, Chuan Heng Fohl, Lijuan Zhul "PATCH: A Novel Local Recovery Mechanism for Mobile Ad-hoc Networks". Mobihoc, 2003 l6」陈敏. OPNET网络仿真.清华大学出版社,2002 Zhang Xuecheng Ma LiXiang University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu(610054) A novel AoDV repair algorithm based on neighbors information has been proposed in this paper. To check the neighbor information before the local repair, the origrator effectively avoid the delay caused y the fail of local repair due to no relay nodes. Meanwhile, if the nodes detecting the link failure do not satisfy the repair condition, it will transimit a special rERR to the precusors and let the precusors to evoke the local repair This algorithm increase the probability to repair the fail route Simulation shows that this repair machanism brings about distinct performance improvement neighbor information next-next h recusors repair 7

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