基于OPNET的AODV路由協議仿真分析

劉一利　張家鋼　朱潼昕

摘? ?要：在節點數目、移動性以及網絡負載等不同的情況下，按需方式的路由算法在性能上有著明顯的優勢。AODV協議屬于按需路由協議，本文使用OPNET仿真軟件對其進行仿真，重點仿真了路由跳數、路由發現時間、網絡延遲和負載等屬性，通過仿真一方面驗證了協議流程，另一方面驗證了相關屬性。

關鍵詞：AODV? 路由協議? OPNET仿真

中圖分類號：TN929.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）03（c）-0133-02

Abstract： In the case of different nodes， mobility and network load， on-demand routing algorithm has obvious advantages in performance. AODV protocol belongs to on-demand routing protocol. In this paper， OPNET simulation software is used to simulate it， focusing on the simulation of routing hops， routing discovery time， network delay and load. On the one hand， the protocol flow is verified by simulation， on the other hand， the relevant attributes are verified.

Key Words： AODV; Routing protocol; OPNET simulation

1? AODV路由協議簡介

MANET，又稱移動多跳網或移動對等網，不用借助任何中間網絡設備，可在有限范圍內實現多個移動終端間互聯互通。該網絡中路由協議的選擇至關重要，一個好的路由協議應具備分散性、自組織、自修復等特點，并對無線頻譜帶寬限制有適應性，能利用多跳屬性實現負載均衡。目前采用較多的路由協議有AODV、DSDV、DSR、TORA和ZRP等。

AODV路由協議（Ad Hoc On-demand Distance Vector，AODV）是應用廣泛的按需路由協議之一，包含RREQ（路由請求）、RREP（路由響應）、RERR（路由錯誤）及HELLO信息4類報文，路由發現、路由維護和路由更新3個過程。各節點維護路由表，分別對不同報文進行處理，維護路由信息的正確有效。該協議基于傳統距離向量路由機制，使用目標序列號防止發生路由死循環，使用中間主機回答機制，源主機可快速獲得路由，但可能產生過時路由。缺點是周期性廣播報文，需要消耗一定能量和網絡帶寬。

2? OPNET仿真軟件及其特點

OPNET公司源于MIT（麻省理工學院），1987年發布了第一個商業化的網絡性能仿真軟件，提供了具有重要意義的網絡性能優化工具，使得具有預測性的網絡性能管理和仿真成為可能。OPNET公司的第一個商用化產品為Modeler，在此基礎上又開發出了其他產品，使得其產品的種類更加豐富。

Modeler的主要特點如下。

（1）層次化的網絡模型。使用無限嵌套的子網來建立復雜的網絡拓撲結構。

（2）簡單明了的建模方法。Modeler建模過程分為3個層次：進程（process）層次、節點（Node）層次以及網絡（Network）層次。在進程層次模擬單個對象的行為，在節點層次中將其互連成設備，在網絡層次中將這些設備互連組成網絡。幾個不同的網絡場景組成“項目”，用以比較不同的設計方案。這也是Modeler建模的重要機制，這種機制有利于項目的管理和分工。

（3）有限狀態機。在進程層次使用有限狀態機來對協議和其他進程進行建模。在有限狀態機的狀態和轉移條件中使用C/C++語言對任何進程進行模擬。用戶可以隨心所欲地控制仿真的詳細程度。有限狀態機加上標準的C/C++以及OPNET本身提供的400多個庫函數構成了Modeler編程的核心。OPNET稱這個集合為Proto C語言。

（4）對協議編程的全面支持。支持400多個庫函數以及書寫風格簡潔的協議模型。OPNET已經提供了眾多協議，因此對于很多協議，無需進行額外的編程。

3? 基于OPNET的AODV協議仿真及性能分析

為了分析AODV路由協議的性能，可以通過仿真軟件OPNET直觀地呈現出來。

3.1 場景設置

網絡區域設定為1km×1km，由24個終端節點和1個FTP服務器節點組成，每個節點均配置使用AODV協議，并指定移動軌跡。配置6條數據傳輸鏈路，鏈路模型為IP.G711.Voice，如圖1所示。重點分析路由跳數、路由發現時間、網絡延遲和負載。

3.2 仿真分析

在數據傳輸過程中，由于節點移動，為保持鏈路的暢通，需要進行新的路由發現，如圖2所示。在不同時刻，節點16和節點10之間的路徑是不同的，如16-17-6-10和16-17-21-12-10，與AODV協議原理相一致，即路由自組織特性。

圖3所示分別為路由跳數、路由發現時間、網絡延遲和負載實時結果。各時刻的數值變化與實際網絡情況和路由協議原理相一致，即經歷從路由發現到路由維護再到路由更新的過程，各參數在數值較大時對應路由發現過程或路由更新過程，數值較小時對應路由維護過程。從圖3（b）可以看出，網絡負載與延時的對應關系，即當負載較大時，網絡的延時較大，這符合客觀規律及數據在網絡介質中的運行原理。因此，在實際應用中，可以適當選擇合理的數據類型，以達到負載和效率的統一，如可以多使用UDP類型的應用服務，以減小負載，同時滿足時效性。

4? 結語

本文利用OPNET仿真軟件對MANET中使用的AODV路由協議進行仿真，通過仿真呈現出了無線網絡的自組織性，即在節點移動情況下，所有節點可以自主地進行路由發現，實現組網互通。同時，利用OPNET軟件自帶的分析功能對AODV路由協議的相關性能進行分析，對于在實際應用中采用AODV路由協議具有一定的指導意義。在特殊環境使用該協議考慮路由安全性時，就需要對路由協議進行改進，但會導致部分性能下降。因此需要綜合考慮，以達到安全與效率的平衡。

參考文獻

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