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摘要： 该文通过研究移动自组网AODV路由协议，分析了AODV路由协议在链路断链时进行链路修复时的缺点，提出了AODV-OPT路由协议；新协议通过一个更加合理的链路修复方案提高了网络的性能。仿真实验表明AODV-OPT路由协议提高了网络中数据包的抵达率，同时减小了网络中传送数据时端到端的时延。
关键词： 移动自组网；AODV协议；优化；仿真
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）09-0039-03
Improvement and Simulation of AODV Routing Protocol in Mobile Ad Hoc Network
CHEN Yun-hai
（Department of Electronic Information Technology， Shenzhen Institute of Technology， Shenzhen 518116， China）
Abstract： In this paper，the author researched the AODV routing protocol in mobile Ad Hoc network，analyzed the drawback of the AODV routing protocol when it repair the broken link，and proposed AODV-OPT routing protocol to improve the network performance by a more reasonable way to fix the broken link. The simulation results prove that the AODV-OPT routing protocol can increase the Packet delivery ratio and reduce the Average end to end Delay.
Key words ：Ad Hoc network； AODV protocol ； improvement；simulation
1 引言
移动无线自组网络是一种自组织、快速配置而且无需固定设施的动态网络。网络节点能够以任意的速度和移动模式移动，也可以随时开机和关机，这些因素导致网络拓扑结构的不断变化。无线自组网络的路由协议可以分为表驱动和按需两大类。在按需路由协议中，只有节点需要进行通信时，才建立路由，以减少路由开销。目前用得比较多的典型按需路由协议为AODV（Ad Hoc on-demand Distance Vector）。
AODV是一种优秀的按需路由协议。在网络的拓扑结构发生改变的时候，它能快速收敛，计算量相对较小，占用的存储资源小，同时能够自我修复断路，占用网络带宽较小。并且AODV协议在网络中引入了节点序列号机制，可以有效避免网络环路和无穷计数问题。但在有效路由发生链路中断的情况下，在选择源节点修复还是本地修复的选择上，有可能选择不恰当的方式，从而引起网络的整体性能下降。
本文通过研究和分析现有的AODV路由协议的工作过程，在现有的AODV路由协议的基础上，提出了一个优化后的路由协议AODV-OPT。在AODV-OPT路由协议中，我们根据链路中断节点的上一跳节点的即时地理位置，选择合适的路由修复方案，减少了网络中的路由维护开销。通过仿真表明，这种协议很好地解决了链路中断时原AODV路由协议丢包率过高和数据分组传送延迟较高的问题。
2 AODV路由协议的工作过程
2.1 AODV路由协议的路由发现
在AODV协议中，当一个源节点希望发送一个数据到目标节点时，这时候才需要建立一个源节点到目标节点的路径。为了找到通往目的节点的路径，源节点就发起一个路径发现程序，它广播一个路由请求信息RREQ到邻居节点，邻居节点再转发这个RREQ到下一跳邻居节点，直到到达目标节点或一个拥有达到目标节点的有效路径的中间节点。
同时，收到RREQ的中间节点根据RREQ中的信息，建立到源节点的路由---在路由表中增加一个路由条目---称为“反向路由”。反向路由条目的目的节点是广播RREQ的源节点，下一跳节点是将RREQ发送给本节点的邻居节点。
如果到达目标节点或一个拥有达到目标节点的有效路径的中间节点时，这时候，此节点回复路由应答消息（RREP）到源节点，向源节点传送是沿着之前建立的方向路由进行单播传送。在传送的过程中，收到RREP的节点建立到目标节点的路由---在路由表中增加一条“正向路由”的路由条目。正向路由条目的目的节点是发送RREP的源节点，下一跳是将RREP发送给本节点的邻居节点。
2.2 AODV路由保持过程
路由建立后，为维护已建立的路由，每个节点周期性地广播发送Hello消息，以提供与相邻节点的相互连接信息，该消息的传播仅限于发送节点和相邻节点之间。收到Hello消息的节点将建立或更新一条至发送节点的路由。在AODV中，任何时候节点收到任何控制报文，也具有和收到显性的Hello消息一样的意义，从而随时保证节点的有效连接性。
如果在路由有效的时间没有被使用而引发路由过期，或者节点在确定的有效路由的下一跳无法到达（如节点移动或链路故障等）时，该路由无效。当节点检测到某一路由无效时，它在路由表中将该路由表项设置成无效，且经过一段时间后才将其删除。
如果在传送数据的过程中，有效路由发生链路中断，AODV协议中有两种处理方式：本地修复和源节点重建路由。如果断链处的上一个节点距离目标节点在MAX_REPAIR_TTL跳以内，则该节点就会进行本地修复，本地修复是发生断链的上一个节点发起路由发现，为了修复链路，节点将关于目标节点的序列号增加1，然后广播关于目的节点的RREQ；发起修复的节点等待路由发现周期来获得对RREQ进行访问的RREP。如果断链处的上一个节点距离目标节点大于MAX_REPAIR_TTL，则进行源节点修复，源节点修复是发生断链处的上一个节点向源节点发送RERR消息，源节点收到RERR消息后，由源节点发起路由发现，源节点将目标节点的序列号增加1，然后广播关于目标节点的RREQ。
关键词： 移动自组网；AODV协议；优化；仿真
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）09-0039-03
Improvement and Simulation of AODV Routing Protocol in Mobile Ad Hoc Network
CHEN Yun-hai
（Department of Electronic Information Technology， Shenzhen Institute of Technology， Shenzhen 518116， China）
Abstract： In this paper，the author researched the AODV routing protocol in mobile Ad Hoc network，analyzed the drawback of the AODV routing protocol when it repair the broken link，and proposed AODV-OPT routing protocol to improve the network performance by a more reasonable way to fix the broken link. The simulation results prove that the AODV-OPT routing protocol can increase the Packet delivery ratio and reduce the Average end to end Delay.
Key words ：Ad Hoc network； AODV protocol ； improvement；simulation
1 引言
移动无线自组网络是一种自组织、快速配置而且无需固定设施的动态网络。网络节点能够以任意的速度和移动模式移动，也可以随时开机和关机，这些因素导致网络拓扑结构的不断变化。无线自组网络的路由协议可以分为表驱动和按需两大类。在按需路由协议中，只有节点需要进行通信时，才建立路由，以减少路由开销。目前用得比较多的典型按需路由协议为AODV（Ad Hoc on-demand Distance Vector）。
AODV是一种优秀的按需路由协议。在网络的拓扑结构发生改变的时候，它能快速收敛，计算量相对较小，占用的存储资源小，同时能够自我修复断路，占用网络带宽较小。并且AODV协议在网络中引入了节点序列号机制，可以有效避免网络环路和无穷计数问题。但在有效路由发生链路中断的情况下，在选择源节点修复还是本地修复的选择上，有可能选择不恰当的方式，从而引起网络的整体性能下降。
本文通过研究和分析现有的AODV路由协议的工作过程，在现有的AODV路由协议的基础上，提出了一个优化后的路由协议AODV-OPT。在AODV-OPT路由协议中，我们根据链路中断节点的上一跳节点的即时地理位置，选择合适的路由修复方案，减少了网络中的路由维护开销。通过仿真表明，这种协议很好地解决了链路中断时原AODV路由协议丢包率过高和数据分组传送延迟较高的问题。
2 AODV路由协议的工作过程
2.1 AODV路由协议的路由发现
在AODV协议中，当一个源节点希望发送一个数据到目标节点时，这时候才需要建立一个源节点到目标节点的路径。为了找到通往目的节点的路径，源节点就发起一个路径发现程序，它广播一个路由请求信息RREQ到邻居节点，邻居节点再转发这个RREQ到下一跳邻居节点，直到到达目标节点或一个拥有达到目标节点的有效路径的中间节点。
同时，收到RREQ的中间节点根据RREQ中的信息，建立到源节点的路由---在路由表中增加一个路由条目---称为“反向路由”。反向路由条目的目的节点是广播RREQ的源节点，下一跳节点是将RREQ发送给本节点的邻居节点。
如果到达目标节点或一个拥有达到目标节点的有效路径的中间节点时，这时候，此节点回复路由应答消息（RREP）到源节点，向源节点传送是沿着之前建立的方向路由进行单播传送。在传送的过程中，收到RREP的节点建立到目标节点的路由---在路由表中增加一条“正向路由”的路由条目。正向路由条目的目的节点是发送RREP的源节点，下一跳是将RREP发送给本节点的邻居节点。
2.2 AODV路由保持过程
路由建立后，为维护已建立的路由，每个节点周期性地广播发送Hello消息，以提供与相邻节点的相互连接信息，该消息的传播仅限于发送节点和相邻节点之间。收到Hello消息的节点将建立或更新一条至发送节点的路由。在AODV中，任何时候节点收到任何控制报文，也具有和收到显性的Hello消息一样的意义，从而随时保证节点的有效连接性。
如果在路由有效的时间没有被使用而引发路由过期，或者节点在确定的有效路由的下一跳无法到达（如节点移动或链路故障等）时，该路由无效。当节点检测到某一路由无效时，它在路由表中将该路由表项设置成无效，且经过一段时间后才将其删除。
如果在传送数据的过程中，有效路由发生链路中断，AODV协议中有两种处理方式：本地修复和源节点重建路由。如果断链处的上一个节点距离目标节点在MAX_REPAIR_TTL跳以内，则该节点就会进行本地修复，本地修复是发生断链的上一个节点发起路由发现，为了修复链路，节点将关于目标节点的序列号增加1，然后广播关于目的节点的RREQ；发起修复的节点等待路由发现周期来获得对RREQ进行访问的RREP。如果断链处的上一个节点距离目标节点大于MAX_REPAIR_TTL，则进行源节点修复，源节点修复是发生断链处的上一个节点向源节点发送RERR消息，源节点收到RERR消息后，由源节点发起路由发现，源节点将目标节点的序列号增加1，然后广播关于目标节点的RREQ。