基于NS—3的OLSR路由協議性能仿真

摘 要：隨著近年來Ad hoc網絡的發展，Ad hoc網絡的各項性能得到越來越多的研究，而路由協議的性能好壞將直接影響到Ad hoc網絡的性能。本文選用NS-3網絡模擬器作為仿真環境，對Ad hoc網絡中的OLSR路由協議進行仿真性能分析。

關鍵詞：Ad hoc網絡；NS-3網絡模擬器；OLSR路由協議

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.213

0 引言

近年來，由于在消防救災、應急通信等行業中占著重要地位，Ad hoc網絡得到越來越多的重視，而路由協議作為Ad hoc網絡中最重要的組成部分之一，也相應的成為了研究的熱點方向。本文將選擇OLSR協議作為仿真協議，在NS-3網絡模擬器下對其進行性能仿真評估。

1 NS-3網絡模擬器

在現代通信網絡發展中，網絡技術得到了廣泛的應用，因此對于網絡技術的研究與開發有著越來越大的需求，網絡模擬技術也應運而生，目前現有的網絡模擬工具主要包括：OPNET，NS-2，GloMoSim，OMNET++等等，然而在研究過程中發現，當前的模擬工具都存在著各種各樣的不足。針對這樣的問題，美國華盛頓大學的 Thomas R.Henderson 教授及其小組在美國自然科學基金NSF的支持下開發出了全新的網絡模擬工具NS-3。

NS-3是一部全新的網絡模擬軟件，是目前最受歡迎的網絡模擬軟NS-2的最終替代軟件，而不是NS-2的升級版本。NS-3可以說既摒棄目前的主流網絡模擬軟件OPNET和NS-2的缺點，又整合這兩部軟件的一些優點。NS-3是一個離散事件模擬器，它的體系結構主要由模擬器內核和網絡組件組成。

模擬器內核主要由事件調度器和網絡模擬支持系統組成。網絡模擬器支持系統主要包括：Attribute系統，Logging系統和Tracing系統。Attribute系統主要實現對NS-3仿真實體進行仿真參數的設置、組織、訪問、修改等；Logging系統是NS-3中新引入的概念，類似于一種基于控制臺的消息記錄模塊，這種機制在進行仿真過程的追蹤和模塊擴展的時候極其方便有效；Tracing系統主要用來實現NS-3中的仿真結果輸出。

NS-3中對網絡組件的抽象來自于現實網絡模型，主要包括：節點（Node）、應用（Application）、協議棧（Protocol stack）、網絡設備（NetDevice）、數據包（Packets）以及信道（Channel）等。

2 OLSR路由協議

OLSR（Optimized Link State Routing）路由協議是Ad hoc網絡路由協議中一種經典的主動式路由。OLSR路由協議中的每個節點通過周期性的交換控制信息來維系整個網絡的路由表。OLSR協議中的控制消息主要由HELLO消息和TC消息組成。

HELLO消息用于完成鏈路探測、相鄰節點探測、以及MPR選擇器集合建立等功能，每個節點定期發送本節點的HELLO消息至周圍的節點，各節點接收到來自其他節點的HELLO消息之后只進行對本地庫信息進行更新等處理，而不將其轉發給其他節點，因此HELLO消息只具備一跳的存活時間。

TC消息用于將節點的拓撲信息發送至整個網絡中，網絡中的其他節點通過TC消息計算出相應的路由表，進而實現路由功能，每個節點的TC消息包含有本節點的所有鄰居節點，MPR節點等信息，與HELLO消息最大的不同點為TC消息需要洪泛到全網絡中，因此TC消息的生存時間通常設為最大值，使其能夠抵達網絡中的所有節點。

由于Ad hoc網絡的自組織性以及移動性較高等特點，傳統的計算機網絡中的鏈路狀態路由協議并不適用于Ad hoc網絡中，因此在OLSR路由協議中采用MPR（多點中繼）技術來使得鏈路狀態路由適合于Ad hoc網絡中，MPR技術的工作機制為：每個節點選擇部分鄰居節點作為其MPR節點，只有被選中的MPR節點才對接受到的TC分組消息進行轉發。通過MPR機制來控制TC分組在網絡中的廣播的規模，減少控制消息分組給網絡的負荷，同時避免了形成廣播風暴。

3 仿真場景與結果

本文所選擇的仿真環境為在Ubuntu 12.04系統下的NS-3.17版本。

仿真場景的大小為1000m*1000m，共有50個節點以0～20m/s的隨機速度在區域內隨機運動，其中有10個節點以CBR模式發送數據包，數據的發送速率從12.5Kbps到150Kbps，使用的傳輸協議為UDP協議，并同時仿真AODV路由協議以及DSR路由協議進行吞吐量、端到端延時等性能的對比。

仿真結果如圖1、圖2：

4 結語

本文通過使用NS-3的仿真分析，可知OLSR路由協議有著相較于AODV協議以及DSR協議更好的吞吐量以及端到端延時，但這樣的性能優勢是通過頻繁的交換控制信息所換取的。越高的控制信息交換頻率可以使得整個Ad hoc網絡更加穩定，但同時也會加大控制信息的開銷，影響數據信息的吞吐量。本文的仿真同時也能表明NS-3是一款方便使用、集合了各家優點的可靠的網絡模擬器，非常適合于網絡協議等的開發。

參考文獻：

[1]T.Clausen， P. Jacquet. Optimized Link State Routing Protocol（OLSR）.RFC3626，2003.

[2]陳林星，曾曦，曹毅.移動Ad hoc網絡——自組織分組無線網絡技術（第二版）[J].北京：電子工業出版社，2012（01）.

[3]馬春光，姚建盛.ns-3網絡模擬器基礎及應用[J].北京：人民郵電出版社，2014（01）.

作者簡介：舒偉彬（1991-），男，福建南平人，碩士研究生，研究方向：無線通信。