基于連通度的Ａｄ ｈｏｃ網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究與仿真

摘要：對Ad hoc網(wǎng)絡(luò)各種路由協(xié)議進(jìn)行仿真評估，分析它們在不同約束條件下不同度量的相對性能，是了解與學(xué)習(xí)路由協(xié)議性能的重要手段。目前的度量標(biāo)準(zhǔn)主要集中在吞吐量、延時、抖動、丟包率等QoS因子或路由負(fù)載、尋路時間等外部特性上，還沒有以Ad hoc網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本身的連通度作為度量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行仿真，評價各種路由協(xié)議在不同試驗條件下對于同一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連通度的影響的相關(guān)研究。基于能量模型、節(jié)點(diǎn)密度、停留時間及移動速率四種約束條件對MANET提出的四種路由協(xié)議進(jìn)行了關(guān)于網(wǎng)絡(luò)連通度的仿真與評估，給出了這方面的初步結(jié)論。

關(guān)鍵詞：連通度；能量模型；移動模型；無線自組網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)仿真；網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

中圖分類號：TP393.01文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1001－3695(2007)05－0273－05

0引言

Ad hoc是一種特殊的無線網(wǎng)絡(luò)，沒有中央控制設(shè)施。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)既是路由器，又是主機(jī)，作為對等實體連接在一起。非相鄰的兩兩節(jié)點(diǎn)間的通信必須通過網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)才能實現(xiàn)。如何在節(jié)點(diǎn)間選擇合適的路由，是Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的核心問題。

目前比較經(jīng)典的路由算法有距離向量路由協(xié)議DSDV[1]和其他三種按需路由協(xié)議AODV[2]、DSR[3]、TORA[4]。一般地，后者具有較低的路由負(fù)載而前者具有較低的端到端的延時。DSDV是一種表驅(qū)動的路由協(xié)議，基于改進(jìn)后的經(jīng)典的Bellman－Ford算法，它使用序列號的機(jī)制，避免了路由環(huán)路的產(chǎn)生和無限計數(shù)的問題。網(wǎng)絡(luò)中的每一個節(jié)點(diǎn)維護(hù)一張路由表，在該路由表中包含了所有可能到達(dá)的目的地以及到達(dá)這些目的地之間的跳數(shù)。盡管AODV、DSR和TORA同屬于按需路由協(xié)議，但它們的路由機(jī)制是不同的，AODV使用表驅(qū)動的路由框架和目的序列號；DSR使用源路由機(jī)制；而TORA使用反向鏈路的路由機(jī)制。

對于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)連通度的研究，目前主要以圖論和連續(xù)統(tǒng)滲透理論[5~8]為理論基礎(chǔ)，以移動節(jié)點(diǎn)服從泊松分布為前提條件，以N維空間為研究背景，考察節(jié)點(diǎn)在什么樣的發(fā)射半徑下[9~12]或節(jié)點(diǎn)的平均度[12~17]在什么范圍內(nèi)，整個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫仟玨連通的。這里，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為一無向圖G(V，E)。其中V是節(jié)點(diǎn)的集合，E是邊的集合(vi，vj)，vi，vj∈V。如果對于圖中任意兩個頂點(diǎn)vi、vj，vi和vj之間至少存在一條路徑，則稱G是連通圖。如果存在k條路徑，則稱G是k連通的。一般地，當(dāng)發(fā)射功率滿足r≥c1×(ln n+c2)/πn，或節(jié)點(diǎn)的度d滿足d≥c3×log n，則網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫沁B通的。目前在理論方面存在的開放區(qū)域是當(dāng)N≥2、k≥2時，關(guān)鍵的r、d和λc難以界定。這里節(jié)點(diǎn)的度指節(jié)點(diǎn)鄰居節(jié)點(diǎn)的個數(shù)。兩種研究方法的側(cè)重點(diǎn)恰好相反，前者每個節(jié)點(diǎn)的r是固定的，d是變化的；后者每個節(jié)點(diǎn)的r是變化的，d是固定的。這種差異性的根本原因在于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的移動特性。正是這種移動特性，造成了局部節(jié)點(diǎn)密度density(t)的不同。

文獻(xiàn)[18]中同樣對這四種路由協(xié)議進(jìn)行了關(guān)于能耗的分析。它們的仿真模型考慮了不同停留時間對上述協(xié)議的影響；25個節(jié)點(diǎn)隨機(jī)放置在大小為500×500的場景中。節(jié)點(diǎn)接收包時的能耗為230 mW，發(fā)送包時的能耗為330 mW，兩者之比約為0．69：1。文獻(xiàn)[19]構(gòu)建的仿真場景大小為670×670，節(jié)點(diǎn)變化范圍為20~100，節(jié)點(diǎn)停留時間為40 s。分析了DSR和DSDV在能耗及節(jié)點(diǎn)終止率方面的性能。 文獻(xiàn)[20]構(gòu)建的仿真場景為1 500×300，節(jié)點(diǎn)個數(shù)為20，速率為服從[0，20]的均勻分布，源節(jié)點(diǎn)個數(shù)10，停留時間為0、50、100、250和300s，對DSR、AODV和DSDV進(jìn)行了關(guān)于能耗方面的評價。

由上可看出，文獻(xiàn)[18，20]以停留時間的變化來構(gòu)建仿真場景，文獻(xiàn)[19]以節(jié)點(diǎn)密度為變化來進(jìn)行仿真分析。本文認(rèn)為，一方面，他們的仿真模型是不完善的；另一方面，僅僅對能量和節(jié)點(diǎn)終止率進(jìn)行分析，以能耗的多少衡量協(xié)議性能的優(yōu)劣，沒有考慮協(xié)議對于節(jié)點(diǎn)能耗的平衡性，沒有分析節(jié)點(diǎn)終止在不同仿真階段的分布情況，更沒有進(jìn)一步分析由于節(jié)點(diǎn)終止而造成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連通性的變化。此外，文獻(xiàn)[19，20]也沒有給出接收與發(fā)送時能耗的比例。這一點(diǎn)在進(jìn)行關(guān)于能耗方面的評估是至關(guān)重要的。文獻(xiàn)[18]中雖然給出了一個比例關(guān)系，但是據(jù)了解[21~23]，這種比例關(guān)系是不恰當(dāng)?shù)摹；谏厦娴目紤]，筆者認(rèn)為對Ad hoc目前這幾種典型的路由協(xié)議進(jìn)行關(guān)于網(wǎng)絡(luò)連通度方面的評估是非常有必要的。

1相關(guān)模型

1.1能耗參數(shù)

在試驗中，采用了如下能量消耗計算公式：

Energy=Power×Time

即當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)發(fā)送或接收一個包時所消耗的能量，是由該節(jié)點(diǎn)發(fā)送或接收的功率和處理該包所需要的時間決定的。這里，計算處理一個包的時間為

1．2移動模型

1．2．1發(fā)射節(jié)點(diǎn)的定位問題

發(fā)射節(jié)點(diǎn)的定位問題是所有移動模型的基礎(chǔ)。因為網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點(diǎn)在不同時刻擔(dān)任不同的角色，通過準(zhǔn)確定位每個發(fā)射節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而可以定位網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)。目前有三種比較經(jīng)典的定位技術(shù)，即燈塔定位技術(shù)、定向技術(shù)和抵達(dá)時差技術(shù)[24]。燈塔定位技術(shù)是在固定點(diǎn)放置大量的接收節(jié)點(diǎn)（燈塔），每個接收節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的信號強(qiáng)度判斷它們與發(fā)射節(jié)點(diǎn)的相對距離。一般來說，收到最強(qiáng)信號的燈塔距離發(fā)射節(jié)點(diǎn)最近。該燈塔的位置可以用來估計發(fā)射節(jié)點(diǎn)的位置。燈塔定位技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于簡單、耗費(fèi)低，不需要在各個接收節(jié)點(diǎn)同步時鐘；缺點(diǎn)是估計發(fā)射節(jié)點(diǎn)的位置不夠準(zhǔn)確。定向技術(shù)是根據(jù)接收節(jié)點(diǎn)收到信號的抵達(dá)角度（AOA）來決定發(fā)射節(jié)點(diǎn)的位置。明顯地，根據(jù)兩個接收節(jié)點(diǎn)收到的信號抵達(dá)角度，可以劃出兩條到達(dá)發(fā)射節(jié)點(diǎn)的直線，則兩條直線的交點(diǎn)就近似估計為發(fā)射節(jié)點(diǎn)的位置。因此，定向技術(shù)的關(guān)鍵問題是要準(zhǔn)確判斷信號抵達(dá)的角度，而這需要復(fù)雜的硬件設(shè)施的支持，這是定向技術(shù)的不足之處。定向技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于它只需要兩個接收節(jié)點(diǎn)就能判斷發(fā)射節(jié)點(diǎn)的近似位置，精確性高于燈塔定位技術(shù)。定位技術(shù)的第三種方法是利用多對(發(fā)射節(jié)點(diǎn)、接收節(jié)點(diǎn))信號抵達(dá)的時間差值(TDOA)。每一次TDOA的測量產(chǎn)生一條可能存在發(fā)射節(jié)點(diǎn)的雙曲線，兩條雙曲線的交點(diǎn)就近似估計為發(fā)射節(jié)點(diǎn)的位置。TDOA需要每個接收節(jié)點(diǎn)的時鐘同步，根據(jù)三個節(jié)點(diǎn)的TDOA值，可以近似計算出發(fā)射節(jié)點(diǎn)的位置：

每個節(jié)點(diǎn)在移動過程中需要滿足如下條件的約束：

(1)移動間隔的長度滿足獨(dú)立同分布的指數(shù)分布，均值為1/λn。

(2)移動的方向為滿足在[0，2π]之間的均勻分布。

(3)移動的速率為滿足均值為μn、方差為σn的獨(dú)立同分布的正態(tài)分布。

同時，上述三個參數(shù)之間沒有必然的聯(lián)系。移動模型與節(jié)點(diǎn)鏈路的失敗之間相互獨(dú)立。由文獻(xiàn)[25]知，兩個節(jié)點(diǎn)之間的相互移動速率近似滿足Raleigh分布，移動方向滿足[0，2π]之間的均勻分布。

1．2．3Reference Point Group Model（RPGM）

文獻(xiàn)[26]提出了一種RPGM模型。在這種模型中，節(jié)點(diǎn)在仿真的開始階段被劃分為不同的組，每個組有一個邏輯中心；邏輯中心的運(yùn)動決定組成員的運(yùn)動。每個節(jié)點(diǎn)擁有一個指向組運(yùn)動的參考點(diǎn)，該參考點(diǎn)隨著組的運(yùn)動而運(yùn)動。單個節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動由兩個矢量決定，即組運(yùn)動矢量和單個節(jié)點(diǎn)的參考點(diǎn)運(yùn)動矢量。這兩個矢量決定了單個節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動矢量。組的運(yùn)動由一系列預(yù)先指定的檢測點(diǎn)組成，組的中心節(jié)點(diǎn)必須遍歷這些檢測點(diǎn)。自然地，通過改變相應(yīng)的檢測點(diǎn)，可以構(gòu)造不同的仿真場景。組的運(yùn)動模式由隨機(jī)點(diǎn)線移動模型決定。每當(dāng)組到達(dá)某個目的節(jié)點(diǎn)時，組內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)停留一段時間，然后重復(fù)上述過程，向下一個目的節(jié)點(diǎn)移動。

1．2．4曼哈頓網(wǎng)格移動模型

曼哈頓網(wǎng)格移動模型是由仿真類似市區(qū)場景而提出來的。市區(qū)一般由相互垂直的街道交織而成。節(jié)點(diǎn)在該場景下的移動只能按照水平或垂直方向運(yùn)動，而不能像上面的兩種移動模型那樣沿斜線運(yùn)動。單個節(jié)點(diǎn)在某條街道隨機(jī)選擇一個點(diǎn)開始向目的節(jié)點(diǎn)以預(yù)先定義好的速率運(yùn)動，到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)時，停留一段隨機(jī)時間；然后向下一個目的節(jié)點(diǎn)重復(fù)進(jìn)行上述運(yùn)動，詳細(xì)的描述請參考文獻(xiàn)[27]。

1．3其他參數(shù)的設(shè)置

試驗中以NS2[28]作為仿真平臺，實驗所需的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆蒒S2的Setdest工具生成，節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行速率和初始位置均隨機(jī)設(shè)置，在整個仿真時間內(nèi)模擬出各節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)運(yùn)行場景。整個實驗場景的區(qū)域為1 000 m×1 000 m，仿真時間為300 s，節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的最大速率為40 m/s。節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)流由cbrgen工具隨機(jī)設(shè)置，分別隨機(jī)產(chǎn)生6、12、24、30和60對UDP流；每個CBR包的大小為512 Bytes，每秒發(fā)送一個包，網(wǎng)絡(luò)的初始連通度為0.666，帶寬為2 MB，節(jié)點(diǎn)的發(fā)射半徑為250 m。本文一共使用了四種仿真場景：①仿真場景的節(jié)點(diǎn)停留時間為0，節(jié)點(diǎn)個數(shù)分別為10、20、40、50和100(改變場景的節(jié)點(diǎn)密度)；②仿真場景的節(jié)點(diǎn)個數(shù)為50，停留時間分別為0、50、100、150、200、250、300 s；③仿真場景的節(jié)點(diǎn)個數(shù)為100，停留時間與②一致；④仿真場景為節(jié)點(diǎn)50，停留時間為0，最大移動速率分別為10、20、30、40 m/s。上述四種場景有一小部分是重疊的，即場景①節(jié)點(diǎn)個數(shù)為50和100時，分別對應(yīng)②和③停留時間為0的情況。試驗一共生成210種隨機(jī)拓?fù)洌糠N情況對應(yīng)10種，最后的數(shù)據(jù)為10種拓?fù)渌a(chǎn)生數(shù)據(jù)的平均值。試驗中使用的無線信道模型是Two Ray Ground Reflection Model[29]。在MAC層使用IEEE 802.11的DCF（Distributed Coordination Function）[30]。此外，假定無線接收裝置的抗干擾性能力較強(qiáng)[31]。 如果信干比 (到達(dá)包的信號強(qiáng)度相對于干擾包信號強(qiáng)度的最小比率) [32]大于規(guī)定的門閾值，接收到達(dá)的分組；否則丟棄。

2仿真結(jié)果分析

2．1節(jié)點(diǎn)密度對連通度的影響?yīng)?/p>

表1~3顯示了四種路由協(xié)議在不同的節(jié)點(diǎn)密度下死亡節(jié)點(diǎn)總數(shù)、網(wǎng)絡(luò)存活時間和系統(tǒng)能耗的變化情況。

其中，T表示協(xié)議的類型，N表示節(jié)點(diǎn)的個數(shù)。

由三張表可以看出，隨著節(jié)點(diǎn)個數(shù)的增多，四種協(xié)議的死亡節(jié)點(diǎn)總數(shù)和能耗均呈上升趨勢，網(wǎng)絡(luò)存活時間呈下降趨勢。TORA的死亡節(jié)點(diǎn)最多，AODV最少；AODV耗能最多，其次為DSDV、DSR、TORA；TORA的網(wǎng)絡(luò)存活時間最短，DSDV的網(wǎng)絡(luò)存活時間最長。這說明AODV協(xié)議節(jié)點(diǎn)能耗平衡性較好，能夠最大限度地保持網(wǎng)絡(luò)的連通，而TORA協(xié)議節(jié)點(diǎn)能耗平衡性則較差，能耗過多地集中在少數(shù)幾個節(jié)點(diǎn)上，其連通性能也最差。這里筆者豐富了文獻(xiàn)[19]中的結(jié)論。文獻(xiàn)[19]只仿真了DSDV和DSR在不同節(jié)點(diǎn)密度下的能耗，其結(jié)論與表3一致，但沒有分析節(jié)點(diǎn)終止對拓?fù)溥B通性能的影響。

AODV雖然是一種按需路由協(xié)議，但其仍需要定期的HELLO報文來檢查鄰居節(jié)點(diǎn)之間鏈路的連通情況，并且這部分HELLO控制報文的數(shù)量會隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加呈冪方的形式遞增。這也是表3中所顯示AODV的能耗隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增多上升很快的原因。DSDV是一種表驅(qū)動的路由協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)中的控制報文過多，因此DSDV的能耗也很大。也正是由于這種機(jī)制，使得它的能耗表現(xiàn)得比較平穩(wěn)。TORA表現(xiàn)出了最小的能耗特性。由下面的分析可以知道，TORA節(jié)點(diǎn)終止時間最早，節(jié)點(diǎn)終止個數(shù)最多，造成TORA網(wǎng)絡(luò)的連通性能最差。由于TORA使用反向鏈路機(jī)制，當(dāng)節(jié)點(diǎn)與鄰居節(jié)點(diǎn)之間的鏈路發(fā)生中斷時，中斷節(jié)點(diǎn)把自己的序號設(shè)為鄰居節(jié)點(diǎn)序號中的最大值，這樣路由就會向水流一樣繞過中斷節(jié)點(diǎn)。由于TORA中斷節(jié)點(diǎn)個數(shù)最多，造成在活躍節(jié)點(diǎn)之間的路由數(shù)目減小，控制報文自然隨之減少，能耗也最低。

2．2停留時間對連通度的影響?yīng)?/p>

表4~6顯示了節(jié)點(diǎn)個數(shù)為50時，每種協(xié)議在不同停留時間死亡節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)存活時間和能耗的情況。表7~9顯示了節(jié)點(diǎn)個數(shù)為100時的相應(yīng)情況。這里T表示協(xié)議的類型，P表示停留時間(s)。可以看出，隨著停留時間的增大，四種協(xié)議表現(xiàn)出共同的趨勢：節(jié)點(diǎn)終止的時間滯后，節(jié)點(diǎn)終止的個數(shù)減少；AODV和DSDV的能耗略呈下降趨勢，DSR和TORA的能耗略呈上升趨勢。50與100個節(jié)點(diǎn)兩種情況相比，后者的差異性減小，在表中表現(xiàn)為各類數(shù)據(jù)更為接近；不同之處在于DSDV受停留時間的影響較大(表5)，而三種按需協(xié)議則較小。這是由于隨著節(jié)點(diǎn)停留時間的增加，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆蓜討B(tài)逐漸過渡為靜態(tài)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，DSDV在靜態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下能夠發(fā)揮出自身路由機(jī)制的優(yōu)勢，而在動態(tài)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中則抖動較大。 同時，與節(jié)點(diǎn)密度對相應(yīng)度量標(biāo)準(zhǔn)的影響相比，在不同停留時間下，死亡節(jié)點(diǎn)總數(shù)和能耗展現(xiàn)了幾乎完全不同的趨勢：死亡節(jié)點(diǎn)個數(shù)減少，能耗減少(AODV和DSDV)。但總體說來，依然是AODV能耗最多，死亡節(jié)點(diǎn)個數(shù)相對較少；TORA能耗最少，死亡節(jié)點(diǎn)個數(shù)最多，網(wǎng)絡(luò)存活時間最短。這說明在不同的停留時間下，AODV協(xié)議節(jié)點(diǎn)能耗平衡性較好，能夠最大限度地保持網(wǎng)絡(luò)的連通，而TORA協(xié)議節(jié)點(diǎn)能耗平衡性則較差，能耗過多地集中在少數(shù)幾個節(jié)點(diǎn)上，其連通性能也最差。DSDV和DSR在能耗平衡性方面居中。

在此本文得出了與文獻(xiàn)[18~20]不同的結(jié)論。文獻(xiàn)[18]中的結(jié)論為DSR耗能最少，TORA耗能最多，并且隨著停留時間的增加，三種按需路由協(xié)議呈現(xiàn)下降的趨勢；而從表6和9可以看出，DSR并沒有表現(xiàn)出下降的趨勢，反面有輕微的上升趨勢。文獻(xiàn)[20]中沒有仿真TORA協(xié)議，關(guān)于能耗的結(jié)論與文獻(xiàn)[18]類似，但沒有給出三種按需路由協(xié)議呈現(xiàn)下降的趨勢這一結(jié)論。文獻(xiàn)[19]中只仿真了DSDV和DSR在不同節(jié)點(diǎn)密度下的能耗，結(jié)論與表3一致。但沒有仿真兩種協(xié)議在不同停留時間下的情況。除此之外，文獻(xiàn)[18，20]并沒有分析節(jié)點(diǎn)終止的情況；文獻(xiàn)[18~20]都沒有分析節(jié)點(diǎn)終止對拓?fù)溥B通性能的影響。

2．3移動速率對連通度的影響?yīng)?/p>

表10~12顯示了上述三種度量在不同移動速率下的變化情況。這里，T表示協(xié)議的類型，V表示節(jié)點(diǎn)移動的最大速率(m/s)。與節(jié)點(diǎn)密度和停留時間下的結(jié)論幾乎完全不同(死亡節(jié)點(diǎn)個數(shù)趨勢相似，但差異性也很小)。從三張表中可以看到，移動速率對三種度量的影響很小，在表中表現(xiàn)為同類數(shù)據(jù)之間的差值很少。除DSDV的存活時間略呈上升趨勢之外，其他三種路由協(xié)議略呈下降趨勢。在能耗方面，雖然依舊是AODV耗能最多，但其他三種則幾乎沒有什么變化。仔細(xì)分析三張表之間的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象，以速率為30 m/s為界限，表中的數(shù)據(jù)總體上呈現(xiàn)出兩種不同的趨勢，對于死亡節(jié)點(diǎn)總數(shù)和網(wǎng)絡(luò)存活時間來說，幾乎全部是先下降再上升，或先上升再下降(TORA的存活時間一直下降)。對于能耗來說，則表現(xiàn)為上升趨勢(AODV表現(xiàn)為一直上升，TORA表現(xiàn)為下降趨勢)。因此，在仿真Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議時，建議速率為30 m/s，它是一個應(yīng)當(dāng)值得關(guān)注的數(shù)字。

總體說來，依然是AODV能耗最多，死亡節(jié)點(diǎn)個數(shù)相對較少；TORA能耗最少，死亡節(jié)點(diǎn)個數(shù)最多，網(wǎng)絡(luò)存活時間最短。這說明在不同的移動速率下，AODV協(xié)議節(jié)點(diǎn)能耗平衡性較好，能夠最大限度地保持網(wǎng)絡(luò)的連通，而TORA協(xié)議節(jié)點(diǎn)能耗平衡性則較差，能耗過多地集中在少數(shù)幾個節(jié)點(diǎn)上，其連通性能也較差。

3結(jié)束語

本文與相關(guān)文獻(xiàn)的不同點(diǎn)在于，并沒有從理論上證明或驗證Ad hoc網(wǎng)絡(luò)保持k連通的各種約束條件，而是從考察協(xié)議節(jié)點(diǎn)能耗的平衡性出發(fā)，仿真分析了目前四種典型的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議在保持網(wǎng)絡(luò)連通度方面的相對性能。筆者認(rèn)為： TORA協(xié)議節(jié)點(diǎn)能耗平衡性差，連通性能最差； AODV協(xié)議關(guān)于各個節(jié)點(diǎn)的能耗比較均勻，能夠最大限度地保持網(wǎng)絡(luò)的連通；DSDV節(jié)點(diǎn)終止的時間最遲，停留時間對其能耗性能影響較大，停留時間較短時，節(jié)點(diǎn)終止個數(shù)較少，但能耗卻僅次于AODV。這說明在移動比較頻繁的環(huán)境中，DSDV協(xié)議節(jié)點(diǎn)能耗平衡性好，停留時間長時，節(jié)點(diǎn)終止個數(shù)多，在相對靜態(tài)的環(huán)境中，DSDV協(xié)議節(jié)點(diǎn)能耗平衡性下降；DSR協(xié)議在能耗平衡性方面居中。同時應(yīng)當(dāng)指出的是，移動速率對系統(tǒng)能耗等度量指標(biāo)的影響要小于停留時間和節(jié)點(diǎn)密度對它的相應(yīng)影響，并且30 m/s這個數(shù)字應(yīng)當(dāng)引起人們更多的關(guān)注。

參考文獻(xiàn)：

［1］PEKINS CHARLES E， BHAGWAT P. Highly dynamic destination－sequenced distance－vector routing for mobile computers[EB/OL].（2003）.http://www.cs.umd.edu/projects/mcml/papers/Sigcomm94.ps.

[2]PERKINS C. RFC3561 Ad hoc on－demand distance vector routing[S].[S.l.]:[s.n.]， 2003.

[3]JOHNSON D B， MALTZ D A， HU Yih－chun. The dynamic source routing protocol for mobile Ad hoc networks， Internet－Draft，draft－ietf－manet－dsr－10.txt[R].[S.l.]:[s.n.]， 2004.

[4]PARK V D， CORSON M S. Temporally－ordered routing algorithm（TORA） version 1: functional specification， Internet－Draft， draft－ietf－manet－tora－spec－00.txt[R].[S.l.]:[s.n.]，1997.

[5]BROADBENT S R， HAMMERSLEY J M. Percolation processes， I and Ⅱ[C]. London:Cambridge Philos. Soc.，1957: 629－645.

[6]BENJAMINI I， SCHRAMM O. Percolation beyond zd， many questions and a few answers[J]. Electron. Comm. Probab.， 1996，8(1):71－82.

[7]GRIMMETT G. Percolation[M]. Berlin: Springer－Verlag，1999.

[8]BOOTH L， BRUCK J， FRANCESCHETTI M， et al. Covering algorithms， continuum percolation and the geometry of wireless networks[J]. Annals of Applied Probability， 2003，13(2):722－741.

[9]SANTI P. The critical transmitting range for connectivity in mobile Ad hoc networks[J]. IEEE Trans. on Mobile Computing，2005，4(3):310－317.

[10]GUPTA P， KUMAR P R. Critical power for asymptotic connectivity in wireless networks[C]. Boston: Birkhuser， 1998:547－566.

[11]SANTI P， BLOUGH D M.The critical transmitting range for connectivity in sparse wireless Ad hoc networks[J]. IEEE Trans. on Mobile Computing， 2003，2(1):25－39.

[12]WAN P J， YI C W. Asymptotic critical transmission radius and critical neighbor number for k－connectivity in wireless Ad hoc networks[C]. Japan:IEEE Computer Society Press， 2004:1－8.

[13]BETTSTETTER C. On the minimum node degree and connectivity of a wireless multihop network[C]. Switzerland: IEEE Computer Society Press， 2002: 80－91.

[14]HEKMAT R， VANMIEGHEM P. Degree distribution and hopcount in wireless Ad hoc networks[C]. Sydney: IEEE Computer Society Press， 2003: 603－609. 

[15]TONGUZ O K， FERRARI G. Is the number of neighbors in Ad hoc wireless networks a good indicator of connectivity[C]. Switzerland: IEEE Computer Society Press， 2004:40－43.

[16]FERRARI G， TONGUZ O K. Minimum number of neighbors for fully connected uniform Ad hoc wireless networks[EB/OL]. http://www.ece.cmu.edu/~tonguz/paper/ICC2004_Neighbors_CR.pdf.

[17]XUE Feng， KUMAR P R. The number of neighbors needed for connectivity of wireless networks[J]. Wireless Networks， 2004，10(2):169－181.

[18]CANO J C， MANZONI P. A performance comparison of energy consumption for mobile Ad hoc network routing protocols[C]. San Francisco:IEEE Computer Society Press， 2000:57－64.

[19]ANNE A， WENG Jie. Performance comparison of Ad hoc routing protocols for networks with node energy constraints[EB/OL].(2004). http://www.stanford.edu/~amaaron/ee360/EE360_FINAL_PAPER.pdf.

[20]袁明，張連芳，舒炎泰.Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議能量消耗分析[J].計算機(jī)工程與應(yīng)用，2003，39(15):146－149.

[21]STEMM M， KATZ R H. Measuring and reducing energy consumpsion of network interfaces in hand－h(huán)eld devices[J]. IEICE Transactions on Communications， 1997，E80－B(8):1125－1131.

[22]KASTEN O. Energy consumption[EB/OL].(2001).http://www.inf.ethz.ch /^kasten/Research/bathtub/energy－consumption.html.

[23]CHEN B， JAMIESON K， BALAKRISHNAN H， et al. Span: an energy efficient coordination algorithm for topology maintenance in Ad hoc wireless networks[C]. Rome:ACM， 2001:85－96.

[24]KEVIN J K， THOMAS E B， THEODORE S R. Wireless position location: fundamentals，implementation strategies， and sources of error[C]. America:IEEE， 1997:919－923.

[25]MCDONALD A B. A mobility－based framework for adaptive clustering in wireless Ad hoc networks[J]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications， 1999，17(8):1466－1487.

[26]HONG X， GERLA M， PEI G， et al. A group mobility model for Ad hoc wireless networks[C]. Seattle:ACM/IEEE，1999:53－60.

[27]Universal Mobile Telecommunications System(UMTS). Selection procedures for the choice of radio transmission technologies:America， TS 30.03 3GPP[P].1998.

[28]KEVIN F， KANNAN V. The network simulator: NS－2[EB/OL].(2005).http://www.isi.edu/nsnam/ns/index.html.

[29]RAPPAPORT T S. Wireless communications: principles and practice[M]. New Jersey:Prentice Hall， 1996:641－656.

[30]HAYES V， O’HARA B.IEEE Std 802.11－1997 Wireless LAN medium access protocol and physical layer specification[S].New York: The Institute of Electrical and Electronics Engineers， 1997.

[31]LEE S－J， HSU Julian， HAYASHIDA R， et al. Selecting a routing strategy for your Ad hoc networks[J]. Computer Communications， 2003，26(7):723－733.

[32]FRIIS H T. A note on a simple transmission formula: proc. of IRE[C].[S.l.]:[s.n.]，1946:254－256.

[33]祁彪，何建華，楊宗凱.無線Ad hoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的仿真評估[J]. 華中科技大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2004，32(8):66－69. 

[34]DAS S R， PEKIN C E， ROYER E M. Performance comparison of two on－demand routing protocols for Ad hoc networks:proc. of INFOCOM[C]. Tel Aviv: IEEE， 2000: 3－12.

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文”