一種區分路由頻次的移動無線自組織網絡混合路由協議

李旭， 何浩雄， 彭進霖， 宋顧楊， 邵小桃

(1.北京交通大學 電子信息工程學院, 北京 100044； 2.北京跟蹤與通信技術研究所， 北京 100092)

一種區分路由頻次的移動無線自組織網絡混合路由協議

李旭1， 何浩雄1， 彭進霖2， 宋顧楊1， 邵小桃1

(1.北京交通大學 電子信息工程學院, 北京 100044； 2.北京跟蹤與通信技術研究所， 北京 100092)

隨著移動無線自組織網絡在編隊通信、應急通信等領域的廣泛應用，越來越多的應用場景呈現路由使用頻次不同的現象，對此現有按需路由協議和主動路由協議固定不變的路由維護策略無法高效適用。面向路由使用頻次不同的應用場景，基于按需距離矢量(AODV)路由協議，設計并提出了一種按需策略和主動策略相結合的混合式路由算法，即通過源節點對每條路由使用頻次的評估，將路由劃分為高頻次路由和低頻次路由。對于高頻次路由，運用主動策略維護；對于低頻次路由，則運用按需策略維護。通過定性分析和仿真驗證得出，相比AODV協議，該算法將數據包的端到端平均傳輸時延降低約20%.

兵器科學與技術； 移動無線自組織網絡； 混合路由； 按需距離矢量

0 引言

移動無線自組織網絡(MANET)根據路由發現策略，分為主動式路由和按需路由。主動式路由實時地維護全網中的路徑，為網絡中的數據包提供了盡可能多的路由信息。然而，大量的控制開銷使得主動路由在自組織網絡中占用太多的傳輸帶寬資源，這對于存在帶寬瓶頸的網絡是極為奢侈的。按需路由的出現在很大程度上解決了主動路由高開銷的問題。在按需路由中，業務數據的產生會激發相應路由的尋路過程。并且在數據傳輸過程中，路由的維護也是按需進行的，即業務數據的停止也會引起路由維護的終止，不會產生過多的控制開銷。

隨著自組織網絡按需距離矢量(AODV)路由協議[1]、動態源路由(DSR)協議[2]等按需路由協議的普及和研究，其暴露的問題也越發的明顯，即按需的機制會在很大程度上增大一部分數據包的端到端傳輸時延，并且引起時延的較大波動。文獻[3-4]分別針對幾種不同的按需路由協議和主動路由協議進行了較為全面的仿真比較，提出了各自的適用場景。然而，這兩篇文獻并沒有提出一種更為高效的路由算法。文獻[5]提出了一種對按需路由的改進算法，通過檢測接收數據包的能量信息預測路由的不可用，進而以主動的方式對當前路由進行修復。但此算法仍然沒有解決反復尋路帶來的時延損耗。文獻[6-7]設計了類似文獻[5]的路由策略，實質上也僅僅是運用主動的策略加快路由修復過程。文獻[8-10]分別提出了幾種有關路由緩存的優化策略，這在一定程度上可以減少路由尋路的次數。但在某些拓撲變化較快的應用場景下，這些算法的適用性較低，并且無法保證當前路由的最優性。

為了平衡網絡的時延以及開銷，不少的國內外相關學者對混合路由進行了研究。文獻[11]提出一種結合AODV和目的序號距離矢量(DSDV)路由協議的混合式路由算法，在兩跳范圍內采用DSDV協議維護路由，兩跳之外采用AODV協議建立路由。文獻[12]提出了一種雙區域混合式路由協議，在區域內執行主動路由策略，在區域外執行按需路由策略。類似的，文獻[13]將兩種路由進行了結合，在區域內運用優化鏈路狀態路由(OSLR)協議，在區域外運用AODV協議。上述幾種算法都是在一定范圍之內使用表驅動路由協議，范圍之外使用按需路由協議，沒有考慮在區域內或者區域外路由對不同業務的適應性。

文獻[14]在針對區域路由協議(ZRP)在重疊區域重復接收路由控制消息造成的資源浪費問題，提出一種分層的區域路由協議(HZRP)，通過選舉群首的方式減少重疊區域范圍，但是算法沒有考慮到這種類似分簇的方式對不同業務的適應性。文獻[15]是一種以節點劃分的混合路由算法，該文將節點劃分為普通節點和特殊節點，通過特殊節點對普通節點的控制實現按需策略和主動策略的結合。但該算法中的節點身份固定不變，無法適用于動態變化的業務應用場景。文獻[16] 提出了一種基于閾值的混合路由協議，它支持移動節點選擇性地運行路由協議，但算法中節點為了更好地選擇路由協議需要監測網絡流量情況，且閾值難以動態的適應。文獻[17]以節點的尋路次數作為依據，用主動更新路由表的方式維護那些高頻尋路的路徑，這在動態變化的業務場景下存在一定的適用性。但該算法實質上僅僅是一種路由緩存的優化策略，在拓撲變化較快的場景下無法保持路由的最優性。文獻[18]提出一種基于非均勻分簇的混合路由算法，該算法將網絡分成不均勻的邏輯簇，并且在簇內使用樹路由、簇間在樹路由無效時采用一種改進的AODV算法。但該算法目的是解決網絡中節點耗能不均衡的問題。

基于以上分析，本文將基于AODV路由協議，針對動態變化的業務應用場景，設計一種更加高效的混合式路由算法：按需和主動策略結合的AODV(POHR-AODV)路由協議。在此算法下，以主動的策略維護網絡中被高頻使用的節點間路由，以按需的策略維護網絡中使用頻率較低的路由，以此來提高網絡的性能。必須說明的是，本文的設計思路不僅僅適用于AODV，而且可以有效地應用于其他路由，具有較強的適用性。

1 路由頻次不同場景下AODV路由協議存在的問題

1.1 路由頻次不同場景的特點

1.1.1 存在中心節點

中心節點即為業務的匯聚節點。相對普通節點，網絡的中心節點往往存在較高的數據流量。

圖1 編隊通信Fig.1 Formation communication

圖1為一個簡單的編隊通信場景。在編隊通信中，各單兵節點需要接收指揮官下達的命令，并且常常要向指揮官匯報情況。在此情況下，指揮官所在節點參與的交互數據流數量最多，并且數據流量最大，因此可以稱作一個中心節點。

1.1.2 高頻次路由和低頻次路由

在Ad Hoc網絡中，每兩個節點間的通信量、通信時間、以及通信頻率往往是不均等的。在一段時間內，網絡中會存在某兩個節點經常有數據交互的需求，而其他節點間數據交互微乎其微的情況。在這里將前者定義為高頻次路由，后者定義為低頻次路由。

在編隊通信應用場景下，指揮官作為一個中心節點，其產生或者接收的數據流的交互頻率一般較高。所以在該網絡中，典型的高頻次路由有：單兵1-單兵2-指揮官；單兵2-指揮官；單兵3-指揮官；單兵4-指揮官。低頻次路由有：單兵1-單兵2-單兵3；單兵1-單兵2-單兵4；單兵3-單兵2-單兵4等。

1.2 AODV路由協議存在的問題

1.2.1 反復尋路的問題

在AODV路由協議中，路由的保持是以生存時間作為界定的。若在一條路由的生存時間內沒有傳輸數據，則該路由失效，之后再下發數據則需要重新進行尋路。在該機制下，發往某節點的數據包到達時間間隔大于其路由生存時間的幾率越大，則越容易出現反復尋路的狀況。單純地增加路由的生存時間可以在一定程度上減少按需路由的尋路頻率，然而在節點移動的場景下，這可能會造成無效路由的存在或者當存在更優路由的時候無法更新。

1.2.2 無法保證最優路由的問題

在傳統的AODV協議中，在路由有效期間是不會尋找更優路由進行切換的。舉例而言，如圖2所示，之前的路由為0→1→2→3. 當節點4移動到0節點和3節點的通信范圍內時，網絡中已經存在跳數更優的路由：0→4→3. 在AODV協議下，路由還會保持0→1→2→3進行數據傳輸，而沒有進行更優路由的切換。

圖2 拓撲變化引起更優路由Fig.2 Better route caused by topological change

1.3 其他路由協議存在的問題

由于按需路由協議在路由策略上鮮明的特性，其他的按需路由協議(如DSR協議等)一般也都會存在反復尋路和無法保證最優路由的問題。另一方面，對于大多數主動式路由協議而言(如DSDV協議、OSLR協議等)，其在動態變化的業務場景下也會暴露出較為明顯的問題。即當網絡中存在中心節點并且存在較為明顯的高低頻次路由差異時，主動路由策略在所有節點和所有路徑上花費的控制開銷是基本等同的。假設一個極端的情況，一個擁有30個節點的網絡中只存在一條活躍的傳輸路徑(有傳輸的數據包)。那么在主動式路由策略下，卻要花費大量的控制開銷去維護幾百條從來沒有用到過的路由，這明顯浪費了過多的信道資源。除此之外，文獻[11-16]中提出的幾種混合式路由算法雖然可以在一定程度上平衡網絡的性能和開銷，但卻無法對高頻次路由和低頻次路由做出高效的處理，不太適用于本文研究的在動態變化的業務應用場景。

下文將提出一種混合式AODV協議：POHR-AODV協議。在該算法中，節點通過前一時段的路由有效時長和尋路頻率判斷一條路由是高頻還是低頻，并且用主動的策略維護高頻次路由，用按需的策略維護低頻次路由。通過理論分析和仿真驗證，該算法在動態變化的業務下可以在很大程度上解決以上現有路由協議存在的問題，提高系統的性能指標。

2 POHR-AODV協議

2.1 主動策略與按需策略的判別

在Ad Hoc網絡中，一組{源節點，目的節點}可以唯一確定一條路由。當判斷一個源節點到一個目的節點之間的路由為高頻次路由時，POHR-AODV路由協議試圖主動地維護它以此來提高網絡性能。一條路由是否高頻，這與兩個因素有較為直接的關系：一定時間內路由的有效時間總長度(設為t)和一定時間內的尋路次數(設為f)。把整個時間軸分為以T為周期的時間段。以時間T為單位，在源節點分別統計t和f. 源節點通過統計建立路由到刪除路由的時間總和獲得有效時間總長度t，如果時間T內路由建立了兩次，那么有效時間總長度t就是兩段時間構成；源節點通過統計成功建立路由的次數獲得尋路次數。用t和f的統計結果來決定下一個T內的路由策略(是按需模式還是主動模式)：

(1)

式中：tth和fth為閾值。

在不考慮鏈路狀態變化因素時，對主動路由協議DSDV協議、按需路由協議AODV協議和本文提出的混合式路由協議POHR-AODV協議的路由維護開銷進行如下分析：

DSDV協議的路由維護主要是通過周期性的控制消息將路由信息廣播給鄰居節點，則其不考慮鏈路狀態變化因素下的路由開銷為

(2)

式中：Tc表示主動維護的周期長度；N表示網絡中節點的總個數。

AODV路由協議的開銷可以分為第一次建立路由的開銷、周期性發送Hello消息的開銷和業務包到達時間間隔太大引起路由失效所產生的開銷三部分。

在第一次建立路由時需要廣播RREQ(路由請求)消息，如果網絡中存在N個節點則RREQ消息會傳遞給每一個節點。當目的節點收到RREQ消息之后進行RREP(路由應答)消息回復時，建立的路由有幾跳就需要傳遞多少個包，因此第一次建立開銷為

CE=N+h，

(3)

式中：h表示成功建立路由的跳數。

周期性發送Hello消息的開銷為

(4)

式中：THello表示Hello消息的發送周期。

假設網絡中的業務服從到達速率為λ的泊松分布，根據泊松分布性質可知，兩個業務數據包之間的到達時間間隔服從參數為λ的指數分布，因此可以得到在單位時間T中因業務包到達時間間隔大于路由有效時間引起的路由尋路次數為

f=h·(e-λTs-e-λT)，

(5)

式中：Ts表示路由的有效時間。

每一次路由失效都會引起重新尋路，因此第三部分的開銷為

CR=h·(e-λTs-e-λT)·(N+h)，

(6)

所以AODV路由協議的維護開銷為

Con-demand=CE+CH+CR.

(7)

根據上面的分析可以得出，在本文提出的混合式路由協議POHR-AODV協議在主動模式下的路由開銷為

(8)

由第一次尋路的開銷和周期性維護的開銷兩部分組成。被動模式下的路由開銷為

Cpo=(N+h)+h·(e-λTs-e-λT)·(N+h).

(9)

由第一次尋路的開銷和業務包達到時間間隔大于路由有效周期引起的重新尋路開銷兩部分組成。根據(5)式可得

Cpo=(N+h)+f·(N+h).

(10)

當Cpa小于Cpo時，就應該切換到主動模式，因此得到

(11)

假設在單位時間T內除了路由失效之后重新建立路由的時間外，路由均存在并處于有效狀態，則t可以為

t=T-f·2(h·Tb)，

(12)

式中：Tb表示路由消息傳輸和處理的時延。

因此得到

(13)

在20個節點的網絡中，針對一個5跳的路由進行閾值tth和fth的計算。單位時間T為1 000 ms，主動維護周期為100 ms，路由消息傳輸和處理的時延為10 ms，得到fth為2，tth為800 ms. 也就是說，在1 000 ms內如果有一個路由進行兩次以上的尋路，或者路由的有效時間總長度超過800 ms，在下一個1 000 ms內就應該采用主動模式，否則繼續使用按需模式。

文獻[19]為了解決由于節點移動導致的重新尋路問題提出一種基于AODV協議的路由維護機制，網絡中的節點需要周期性的去維護備份路由。這種改進還是按需的一種維護，所以數據包到達時間間隔大于路由有效期這種情況還是無法避免的。從上面的分析中可以看出，在主動維護策略下，周期性的維護可以避免數據包到達間隔對路由的影響。并且主動的維護可以加快路由的更新速度，所以本文中主動和按需結合的維護方式在節點移動和數據包容易出現較大到達間隔時更優。

2.2 主動模式下的路由

在剛剛過去的時間T內，當源節點根據上文的方法判斷出某條路由為高頻次路由時，即可將該路由的維護方式切換為主動模式。在主動模式下，源節點和目的節點分別有不同的處理。

2.2.1 源節點處理

在傳統的AODV協議中，存在著3種路由控制消息：RREQ、RREP和RRER. 在本文設計的方案中，增加一條控制消息RCHA(路由切換模式)，源節點利用此消息通知目的節點進行主動模式和按需模式的切換。RCHA消息格式如圖3所示。

圖3 RCHA消息格式Fig.3 RCHA message format

Type：控制消息類型，6.

Mode：下一個T內的路由模式(主動或者按需)。

Hops：從源節點到目的節點路由的總跳數。

Mode Lifetime：路由模式的有效時間。

在源節點判斷出下一個T內該路由將使用主動路由策略之后，首先查詢當前路由是否有效。根據路由是否有效，分別有兩種處理：

1) 當前路由有效時：源節點發送RCHA消息到目的節點來通知目的節點將路由切換至主動模式。RCHA消息中的Mode置為1，表示主動路由。Mode lifetime設為T.T可以是一個在全網的定值，也可以在一定范圍內不同的路由選取不同的值(Tmin≤T≤Tmax)。與其他3種控制消息不同的是，RCHA消息在中間節點不進行處理，承載RCHA的IP包中的目的地址字段為路由的最終目的，生存時間ttl為路由總跳數。

2) 當前路由無效時：當查詢到路由已經過期時，首先需要激發路由的尋路?？梢赃x擇在尋路成功之后再發送RCHA消息，但這種方式顯然是效率低的，因為控制消息要發送兩次。所以對RREQ消息進行簡單的修改，加入P標志。源節點廣播帶有P標志的RREQ(RREQ-P)，以此來完成尋路并告訴目的節點切換至主動模式。

源節點以時間T為周期判斷下一個周期是否采用主動路由策略。也就是說，當前路由為主動時，源節點每個周期T都會發送一個RCHA消息(或者RREQ-P消息)通知目的節點下一個時間T內的路由策略。

2.2.2 目的節點廣播RREP

目的節點維護一個統一的主動路由標志位：路由模式標志位。當它接收到源節點發送的RCHA消息或者RREQ-P消息后，將本節點切換至主動路由模式。進入主動模式的目的節點需維護一個主動路由的定時器，定時時間即為RCHA消息中的Mode lifetime字段。如果目的節點收到的是RREQ-P，則把定時時間設為Tmax. 在定時時間到達之前，如果收到新的RCHA消息，并且Mode字段為主動，則重新置位定時器，延長定時時間到Mode lifetime；若定時時間已到并且沒有收到新的RCHA消息，則將主動模式切換成按需模式。

在主動模式下，目的節點將有一個特殊的任務：周期性廣播RREP消息(傳統的AODV協議中RREP是單播傳輸的)，告訴其他節點“我在這里”。廣播的RREP消息(RREP-f)的“Originator IP address”字段填寫為廣播地址(0xFFFFFFFF)。承載RREP消息的IP包ttl值設為之前收到RCHA消息中的“Hops”。網絡中其他節點收到RREP后，更新本節點到達目的節點的路由，這當然也包括之前發送RCHA消息的源節點。所以目的節點廣播RREP消息將會使得在“Hops”跳數內的節點都會實時性地維護到達該目的節點的路由信息，這在某些情況下是非常有好處的。即，當針對一個目的節點，同時存在多條到達該節點的高頻次路由時，此目的節點選取收到的多個RCHA消息中“Hops”最大的一個跳數作為廣播RREP的ttl值，這會在一次RREP廣播中同時實現多條高頻次路由的維護。這種新的方法會在網絡中存在業務中心節點的場景下發揮最大的作用。

3 協議具體描述和定性分析

3.1 協議具體描述

該小結將描述POHR-AODV協議下一條路由運行的實例，主要描述該路由從按需模式切換為主動模式再切換為按需模式的全過程。

如圖4所示，設源節點為0號節點，目的節點為3號節點。在網絡建立之初，路由默認為按需模式。源節點0根據(1)式以周期T計算t和f值，并與閾值進行比較。當在某一時刻nT，0節點統計的t或f大于閾值時，0節點發送控制消息RCHA(其中Mode字段設置為1，表示主動模式)，通知目的節點3進行路由模式切換。節點3收到RCHA消息后，將本地的路由模式標志位置為1(表示主動模式)，自此以源節點為0，目的節點為3的路由從按需模式切換為主動模式，如圖5所示。

圖4 傳統按需模式Fig.4 Traditional on-demand mode

圖5 目的節點切換至主動模式Fig.5 Destination node switches to active mode

主動模式下，節點3周期性廣播RREP消息(見圖6)，RREP中的“Originator IP address”字段填寫為全F，IP包ttl值設置為所收到RCHA消息中“Hops”字段的最大值。在主動模式下，當節點4移動到節點3的通信范圍內時，相比之前的路由0→1→2→3，出現了跳數更優的路由0→4→3. 此時，節點0將會同時收到來自節點1和節點4轉發的RREP-f消息。由于來自節點4的RREP-f經過了2跳到達節點0，所以0節點將路由的路徑從0→1→2→3更改為0→4→3，實現路由的切換，如圖7所示。當某一時刻mT，0節點統計的t和f值都小于閾值時，0節點再次發送控制消息RCHA(其中Mode字段設置為0，表示按需模式)，通知目的節點3進行路由模式切換。節點3收到RCHA后，將路由模式標志位置為0，停止廣播RREP，恢復為按需模式(見圖8)。協議詳細流程圖如圖9所示。

圖6 主動模式下目的節點廣播RREPFig.6 Destination node broadcasts RREP in active mode

圖7 主動模式下路由切換Fig.7 Routing switch in active mode

圖8 目的節點恢復至按需模式Fig.8 Destination node back to on-demand mode

圖9 協議流程圖Fig.9 Flow chat of protocol

3.2 定性分析

POHR-AODV協議的核心思想是用主動的策略維護高頻次路由，以此降低高頻次路由上路由尋路的次數，改善網絡中數據包的端到端平均傳輸時延。這實質上是犧牲一部分控制開銷去維護具有較高利用頻率的路由，提高了控制信道的利用率。POHR-AODV協議的最大特色是實現了主動模式和按需模式的動態切換，這種切換明顯增加了該算法的適用范圍。當網絡中數據流量較低時，通過計算得出的高頻次路由較少，POHR-AODV協議趨近于按需路由；當網絡中數據流量較高時，通過計算得出的高頻次路由較多，POHR-AODV協議趨近于主動式路由。POHR-AODV協議路由模式的動態切換使得按需策略在控制開銷方面的優勢和主動策略在端到端時延方面的優勢發揮到最佳。算法中對t和f值周期性的統計使得路由模式的切換頻率被控制在1/T以內，這有效地降低了由于模式頻繁切換對系統性能造成的影響。對于一條路由而言，相比按需模式，主動模式往往會帶來更多的控制開銷。但當網絡中存在較為明顯的中心節點時，以該中心節點作為目的節點的多條路由卻可以通過一次RREP消息的廣播進行維護。相比按需路由中多次的RREQ廣播尋路，這反而在一定程度上降低了控制開銷。主動模式下目的節點對RREP消息的周期性廣播帶來的另外一個好處就是可以實現路由向最優路徑的動態切換，這是按需策略無法實現的。

4 仿真分析

根據上文設計的POHR-AODV路由協議，基于NS2網絡仿真平臺，搭建具有動態變化的業務流的仿真環境對其進行性能分析。通過計算網絡的端到端平均時延和控制開銷，對比POHR-AODV協議、AODV協議、ZRP協議的路由性能。

4.1 仿真場景

NS2仿真中MAC層協議使用IEEE 802.11標準，基本的仿真參數如表1所示。

表1 仿真參數表Tab.1 Simulation parameters

除此之外，T設置為50 s，tth和fth分別設置為25和5. 根據3.1節中動態變化的業務流的特點，對CBR(恒定比特流)數據流進行特殊設置，產生動態變化的業務流場景。在10條CBR數據流中，將其中5條的目的節點設置為2號節點，再將另外5條的目的節點設置為3號節點。因此，2號節點和3號節點可以看做網絡的中心節點。另外，對數據流的產生和結束時間進行特殊的設置，使得產生斷斷續續非均勻的業務流。

4.2 仿真結果分析

本文選擇兩個最常用的指標來評估協議的性能，它們分別是端到端平均時延和控制開銷，具體計算方法如下：

端到端時延=收到數據包的總時延╱目的節點接收的數據包數；

控制開銷=發送和轉發的控制包數╱目的節點接收的數據包數。

如圖10所示，從中可以明顯地看出：1)相比傳統的按需路由協議AODV協議，混合路由協議POHR-AODV協議將平均傳輸時延降低約20%；2)相比ZRP協議，POHR-AODV協議在時延方面也具有一定的優勢；隨著移動速度的增加，ZRP協議的時延增長較快，而POHR-AODV協議相對較為穩定。

圖10 端到端時延對比Fig.10 End-to-end delay

POHR-AODV協議具有時延方面優勢的主要原因是網絡當中的高頻次路由被主動維護，并且算法能夠及時地將當前路由向更優的路由(跳數更少)進行切換。而ZRP協議是以區域劃分的混合路由協議，在動態變化的業務場景下不具有針對性。

如圖11所示，3種路由算法的開銷對比：1)當移動速度小于10 m/s時，相比其他兩種混合路由協議，AODV協議在開銷方面有著一定的優勢；2)當節點移動速率大于10 m/s時，AODV協議的開銷增長幅度較大，而POHR-AODV協議的開銷明顯低于其他兩種協議；3)POHR-AODV協議在開銷方面優于ZRP協議。

圖11 控制開銷對比Fig.11 Control overhead

當節點移動速率較低時，傳統的AODV協議幾乎不需要進行路由的修復，按需路由在開銷方面的優勢較為明顯；然而，當節點移動速度不斷增大時，AODV協議的尋路過程不斷增多，廣播過程頻繁。而對于POHR-AODV協議而言，中心節點的一次廣播即可以完成多跳路由的更新與維護，這在很大程度上節省了控制包的數量，所以控制開銷低于AODV協議。這是RREP廣播機制所起的重要作用。相比POHR-AODV協議，ZRP協議網絡中的各節點都會以主動的方式維護域內路由，所需的控制消息較多，所以開銷相對較大。

5 結論

本文面向MANET中動態變化的業務應用場景，基于AODV路由協議，提出了一種按需和主動相結合的混合式路由協議：POHR-AODV協議。在POHR-AODV協議中，主動模式用于維護網絡中的高頻次路由，按需模式用于維護網絡中的低頻次路由。通過定性分析和仿真驗證可以得出以下結論：在動態變化的業務場景下，相比傳統AODV路由協議以及區域型混合路由協議ZRP協議，POHR-AODV協議可以在合理控制網絡開銷的同時，降低數據包的端到端平均傳輸時延。

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A Hybrid Routing Protocol for Differentiating Route Frequencies in MANET

LI Xu1, HE Hao-xiong1, PENG Jin-lin2, SONG Gu-yang1, SHAO Xiao-tao1

(1.School of Electronic and Information Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044，China;2.Beijing Institute of Tracking and Telecommunication Technology, Beijing 100094, China)

As a result of the widely use of mobile Ad Hoc network (MANET) in formation communication and emergency communication, the high and low frequency routes appear in real situations. In these scenarios, no matter what routing protocol is used, on-demand routing protocols or proactive routing protocols always use fixed maintenance strategy, and obviously none of them can bring their advantages into play. Regarding this scenario, a totally new hybrid routing algorithm is put forward based on Ad Hoc on-demand distance vector (AODV) routing protocol, which makes use of both on-demand and proactive strategies. In this new protocol, the high frequency route is obtained by estimating the traffic flow to maintain the frequently used route through proactive strategy and deal with the low frequency route with on-demand strategy. The qualitative analysis and simulation show that the new hybrid routing algorithm makes the end-to-end packet average transmission delay is reduced by about 20% when compared with AODV protocol.

ordnance science and technology; mobile Ad Hoc network; hybrid routing protocol; Ad Hoc on-demand distance vector routing

2016-06-20

國家自然科學基金項目(61371068)； 國家“863”計劃項目(2015AA01A705)； 國家科技支撐計劃項目(2014BAK02B04)

李旭(1970—)， 女， 教授， 博士生導師。 E-mail: xli@bjtu.edu.cn； 何浩雄(1992—)， 男， 碩士研究生。 E-mail: 14120067@bjtu.edu.cn

TP393.04

A

1000-1093(2016)12-2308-09

10.3969/j.issn.1000-1093.2016.12.017