基于NS2的无线自组网路由协议的研究与仿真本科毕业论文.doc

本科毕业论文基于NS2的无线自组网路由协议的研究与仿真毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 湖南城市学院本科毕业设计（论文）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计（论文），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业设计（论文）作者签名： 二一 年 五 月 二十 日 目 录摘 要I关键词IAbstractIIKey wordsII1 绪论11.1 课题研究的背景11.2 国内外研究现状11.3 本课题研的研究内容和方法22 无线自组网22.1 无线自组网的产生和发展22.2 无线自组网的特征32.3 无线自组网应用领域32.4 无线自组网体系结构43 网络模拟器NS253.1 NS2简介53.2 NS2组成部分73.3 NS2模拟基本流程84 无线自组网路由协议94.1 无线自组网与传统移动通信网络的区别94.2 无线自组网路由协议分类94.3 几种典型的无线自组网路由协议104.3.1 目的序列距离矢量路由协议DSDV104.3.2 按需平面距离矢量路由协议AODV104.3.3 动态源路由协议DSR114.3.4 临时排序路由算法TORA114.4 路由协议性能评标准125 无线自组网路由协议的仿真125.1 移动节点125.1.1 移动节点的结构135.1.2 移动节点的创建135.1.3 移动节点的运动145.2 无线自组网路由模拟的实现155.2.1 无线自组网路由协议场景的构建155.2.2 TCP代理的创建和设置155.2.3 仿真参数的设置155.3 仿真结果分析165.3.1 动画演示工具nam165.3.2 无线Trace文件格式175.3.3 数据分析工具gawk185.3.4 绘图工具gnuplot185.3.5 仿真结果分析19结论23参考文献25致谢27基于NS2的无线自组网路由协议的研究与仿真李聪颖（湖南城市学院计算机科学系2010届信息管理与信息系统专业，益阳，413000）摘 要：无线自组网是一个多跳、临时、可自由移动的无中心网络。它不需要现有信息基础网络设施的支持，可以在任何时候、任何地点快速构建。其自身的特殊性决定了路由协议的特殊性和重要性，因此，需要为无线自组网设计专门的路由协议和各种算法。本文研究了无线自组网的体系结构和分层情况，然后分析其路由协议。通过比较，选取常用的表驱动路由协议DSDV（Destination-Sequenced Distance-Vector）和按需驱动路由协议AODV(Ad hoc On-demand Distance Vector Routing)、DSR(Dynamic Source Routing)作为研究对象，利用网络模拟器NS2进行仿真，并选取时延、丢包率、吞吐量等参数对仿真结果进行分析和性能评价。 仿真结果表明：当节点和数据流量不大时，DSR路由协议的综合性能最好；而DSDV路由协议适合重负荷的情况；在拓扑变化频繁时，可采用按需路由协议减少路由维护的信道资源开销，但不能满足实时业务的要求。关键词：无线自组网；路由协议；仿真；NS2；性能分析Research and Simulation of the Ad Hoc Routing Protocol Based on NS2LI Cong-ying(2010 Year Student of the Information Management and Information System Dept. Hunan City University, Yiyang, Hunan, 413000, China)Abstract: Ad Hoc is a multi-hop, temporary, free mobile network with no center.It doesnt need existed infrastructure to support and it is constructed rapidly at anytime and anyplace.The particularity of Ad Hoc determines the specificity and importance of Routing Protocol. So we should design professional routing protocols and algorithms for Ad Hoc. This article researches the architecture and stratification of Ad Hoc , and then analyzes the routing protocol. By comparison, select the commonly used table-driven routing protocol DSDV and on-demand driven routing protocol AODV and DSR for the study, use the network simulator NS2 to simulate. The delay, loss rate and throughput are selected as parameters to analyze the routing protocols and we evaluate their performance. The results show that when nodes and data trafiics are not large, the overall performance of DSR is the best; and DSDV is suitable for the case with heavy load. When the topology changes frequently, we can reduce resources cost for route maintenance with on-demand routing protocol which cannot content the requirements of real-time businesses. Key words: Ad Hoc; routing protocol; simulate; NS2; performance analysis1 绪论1.1 课题研究的背景随着信息技术的不断发展，人们对移动通信的需求越来越强。近年来，移动通信技术得到了飞速发展和普及。蜂窝移动通信系统、无线局域网(Wireless Local AreaNetwork,WLAN)、蓝牙技术(Bluetooth)、家庭无线网(Home RF)等移动通信新技术也纷纷涌现。这些技术的出现，极大地方便了人们的生活，同时也推动了无线通信技术的发展。无线自组网（Ad Hoc）作为移动计算机网络的一种特殊形式，不依赖于固定网络设施，网络组织灵活，节点不会因为移动到基站发射距离之外而要越区切换，加上其具有生存性极强、创建与移动极为方便的特点，弥补了蜂窝系统与有线网络的不足，在许多特殊情况下有着不可替代的作用，广泛应用于国防战备、灾难援助、法律执行等无法得到有线网络支持或某些只是临时需要通信但建立有线通信网络代价太大的环境1。其应用范围可以覆盖工业、商业、医疗、家庭、办公环境、军事等各种场合。随着无线自组网络研究的发展和相关产品的成熟，无线自组网必将越来越受到人们的重视，应用领域也越来越广泛，因而具有广泛的研究价值与发展前景，给民用产品的开发也带来了巨大的经济和社会效益。无线自组网的路由协议作为影响网络性能的一个重要因素，是确保无线自组网正确运行的关键。对该领域进行深入而广泛的研究将为无线自组网的应用提供重要科学依据。1.2 国内外研究现状由于无线自组网络的特殊性，传统固定网络和移动通信网中使用的各种路由协议（如RIP、OSPF等）无法直接被使用，因此，需要为无线自组网设计专门的路由协议和算法，还要对无线自组网的应用、组网、管理等进行专门的研究。 许多国家的无线通信技术研究人员在这方面展开了大量的研究工作。目前已有很多研究机构加入到了无线自组网技术的研究中，如美国加州大学克鲁兹分校JJ.Garcia-Luna_aceves教授领导的“计算机通信研究小组”；美国国家标准和技术研究所“无线通信技术小组”；IETF也专门成立了MANET工作组，负责无线自组网的路由协议标准化工作1-2。自20世纪90年代以来，国内的一些大学和研究所也开始关注无线自组网技术，并对它进行了一些研究，如解放军理工大学、清华大学等。国家将无线自组网技术明确地列入在2006年制定的国家中长期科学的技术发展规划纲要中。1.3 本课题研的研究内容和方法作为一种特殊无线移动网络，路由协议是其重要的组成部分，也是研究的热点问题。本课题主要是对无线自组网单播路由协议进行深入的研究与学习，然后利用NS2构建模拟平台，在此平台下实现以下几种典型的路由协议DSDV、DSR和AODV的仿真。目前对各路由协议基于UDP连接的仿真比较成熟，而基于TCP连接的仿真相对较少，因此本课题的路由仿真的数据流为tcp流，然后根据仿真的结果分析和比较各协议在随节点不断增加和节点移动速度不断增加两种情况下的性能。具体研究过程可分为以下几个部分：（1）了解无线自组网，包括其产生、发展以及其特点和应用领域。（2）对无线自组网路由协议特别是几种典型的路由协议进行学习和研究。（3）认识和熟悉NS2网络模拟器，熟悉Tcl/OTcl编程语言。（4）在已构建的仿真平台上实现路由协议DSDV、DSR、AODV基于TCP连接的仿真。（5）根据仿真结果对这三种协议在随节点增加和移动速率增加的情况下的性能进行分析和评价。2 无线自组网2.1 无线自组网的产生和发展“Ad Hoc”一词来源于拉丁语，意思是“专用的、特定的”。无线自组网通常也可称为“无固定设施网”或“自组织网”。由于组网快速、灵活、使用方便，目前无线自组网已经得到了国际学术界和工业界的广泛关注，其应用也越来越广泛，已经成为移动通信技术向前发展的一个重要方向，将在未来的通信技术中占据重要地位。无线自组网的前身是分组无线网(Packet Radio Network,PRNET)，对分组无线网的研究源于军事通信的需要。早在1972年，美国的DARPA就启动了分组无线网项目PRNET，研究战场环境下利用分组无线网进行数据通信。在此之后，DARPA于1983年启动了高残存性自适应网(Survivable Adaptive Network,SURAN)项目，研究如何将PRNET的研究成果加以扩展，以支持更大规模的网络，1994年，DARPA又启动了全球移动信息系统(Global MobileInformation Systems,GloMo) 项目，旨在对能够满足军事应用需要的、高抗毁性的移动信息系统进行全面深入的研究。1991年成立的IEEE 802.11标准委员会采用了“Ad Hoc”一词来描述这种特殊的自组织对等式多跳移动网络，无线自组网就此诞生。IETF专门成立了(Mobile Ad Hoc Network,MANET) 小组来研究无线自组网的相关问题2。2.2 无线自组网的特征无线自组网由一组带有无线通信收发装置的移动终端节点组成，网络中每个终端可以自由移动且地位相等，是一个多跳、临时、无中心网络，因此它具有以下主要特征：（1）自组织：即网络的布设无需依赖于任何预先架设的网络设施。节点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络。（2）动态拓扑：即网络中的节点可以任意移动，并且可以随时关闭电台。发送装置的天线类型多种多样，发送功率的变化，无线信道间的相互干扰，地形和天气等综合因素的影响，造成网络的拓扑结构变化难测。（3）多跳路由：由于节点发射功率的限制，节点的覆盖范围是有限的。当要与其覆盖范围之外的节点进行通信时，需要中间节点的转发，即要经过多跳才能到达目的节点。（4）无中心且所有节点地位平等：节点可以随时加入或离开网络，任意节点故障不会影响整个网络运行，是一个无中心结构的对等式网络，抗毁性强。（5）灵活性好：无线自组网中的工作站可以随时加入或离开，这对于一些根据需求而需要随时组建网络的应用非常适合。2.3 无线自组网应用领域由于无线自组网的特殊性，它适合用于无法或不便预先铺设网络设施的场合，以及其他需要快速自动组网的场合等。目前为止，其主要的应用领域有：（1）军事应用：军事应用是无线自组网技术的主要应用领域。因其特有的无需架设网络设施、可快速展开、抗毁性强等特点，无线自组网是数字化战场通信的首选技术。（2）无线传感器网络：传感器网络是无线自组网技术应用的另一大领域。采用传感器网络能够跟踪从天气到企业商品库存等各种动态事物，极大的扩充互联网的功能。对于很多应用场合来说传感器网络只能使用无线通信技术，并且传感器的发射功率很小。分散的传感器通过无线自组网技术组成一个网络，可以实现传感器之间和与控制中心之间的通信。（3）个人通信：个人局域网(Personal Area Network,PAN)是无线自组网技术的又一应用领域，用于实现PDA、手机、掌上电脑等个人电子通信设备之间的通信，并可以构建虚拟教室和讨论组等崭新的移动对等(Mobile Peer-To-Peer)应用。（4）移动会议：在室外临时环境中，工作团体的所有成员可以通过无线自组网方式组成一个临时网络来协同完成一项大的任务，或协同完成某个计算任务。在室内办公环境中，办公人员携带的包含无线自组网收藏器的PDA可以通过无线方式自动从台式机上下载电子邮件，更新工作日程表等。（5）其他应用：可应用于紧急和突发场合，如在发生了地震、水灾、火灾或遭受其它灾难后，固定的通信网络设施无法正常工作的情况下组建无线自组网。还可与蜂窝移动通信系统等现有移动通信系统相结合，利用移动的多跳转发能力来扩展现有蜂窝移动通信系统的覆盖范围等。2.4 无线自组网体系结构参照OSI/RM，无线自组网体系结构如图2.1所示3。图2.1 无线自组网体系结构下面介绍各层的基本情况：（1）物理层：物理层包括射频(RF)电路、调制和信道编码系统。IEEE802.11b/a/g、蓝牙(Bluetooth)和超宽带(LJwB:ultr-awideband)等规范都是具体的物理层协议。（2）数据链路层:：数据链路层负责在不可靠的无线链路上建立可靠和安全的逻辑链路。其分为逻辑链路控制子层(LLC)和媒介访问子层(MAC)。以IEEE802.11为例，其LLC子层负责无线链路差错控制、流量控制、将网络层的分组组帧以及重传等，而MAC子层负责节点对无线媒介访问的控制和帧的加解密操作等。（3）网络层：网络层负责分组的路由，建立网络服务类型以及在传输与链路层之间传输分组。考虑到无线自网的动态性，网络层需要负责分组的重新路由和移动管理等。无线自组网在网络层的一个重要问题是路由协议。（4）传输层：传输层负责提供端到端的可靠数据传输服务。然而，由于无线链路的不稳定，传统的有线网传输层协议，在无线环境下性能下降明显，所以必须改进。（5）应用层：无线自组网的应用层指定的是各种各样类型的业务。在实际实施的时候，可以采用各种各样的应用层协议和标准，比如WAP(无线应用协议)协议等。3 网络模拟器NS23.1 NS2简介NS2（Network Simulator Version2）是一款开放源代码的网络模拟软件，最初由加州大学伯克分校（UC Berkeley）开发。它最初的开发目的是为了研究大规模网络以及当前和未来网络协议的交互行为。它为模拟研究有线和无线网络上的TCP/IP、路由和多播等协议提供了强有力的支持。NS2是一个开放源代码软件，任何人可以获得、使用和修改其源代码。正因为如此，世界各地的研究人员每天都在扩展和更新它的功能，为其添加了新的协议和功能。它也是目前网络研究领域应用最广泛的网络模拟软件之一。NS2来源于1989年的Real NetWork Simulator项目，经过多年的发展，于1995年得到Xerox公司的支持，加入VINT项目。NS2一直以来都在吸收全世界各地研究者的成果4。NS2是一款面向对象的、离散事件驱动的网络模拟器，可以完整地模拟整个网络环境。NS2使用一整套C+类库实现了绝大多数常见的网络协议以及链路层的模型，利用这些类的实例就可以搭建起整个网络的模型。NS2使用了被称为分裂对象模型的开发机制。采用C+和OTcl两种开发语言进行开发。它们之间采用TclCL进行自动连接和映射。考虑效果和操作便利等因素，NS将数据通道和控制通道的实现相分离。为了减少分组和事件的处理时间，事件调度器和数据通道上的基本网络组件对象都使用C+编写，这些对象通过TclCL映射对OTcl解释器可见。NS2可以说是OTcl的脚本解释器，它包含模拟事件高度器、网络组件对象库等。事件调度器控制模拟进程，在适当时间激活事件队列中的当前事件，并执行该事件。网络组件模拟网络设备或节点的通信，它们通过制定模拟场景和模拟进程，交换特定的分组来模拟真实网络情况，并将执行情况记录到日志文件中，供用户分析解读，获取模拟结果。NS2采用这种分裂模型既提高了模拟效率，加快了模拟速度，又增强了模拟配置的灵活性和操作的简便性。NS2是在UNIX系统上开发的，因此可以在UNIX和类UNIX系统上安装。另外，NS2也可以在Windows平台上运行。表3.1和表3.2是不同平台对NS的支持情况。表3.2 不同平台对NS2的支持情况Tcl-TKOTclTclCLNsNamxgraphcwebsgbGt-itm and sgb2nszlibPc+WindowsYYYYYNYNNNPc+LinuxYYYYYYYYYY注：Y支持，N不支持。表3.1综合比较Windows和Linux对NS2的支持情况平台特点安装过程模块支持使用过程Pc+Windows优点：界面友好，人性化设计，网络及硬件支持良好，应用程序丰富。缺点：代码冗繁，系统稳定性及自身修复能力差。未安装Cygwin时只可用from all the pieces方式安装，较为复杂。安装Cygwin后可用allinone方式安装较为简单。支持NS2的必选软件模块，但对可选模块的支持性差。容易引发较多问题，相关帮助文档及可咨询信息较少，解决问题难度较大。Pc+Linux优点：源代码开放，界面友好，网络功能丰富，较稳定。缺点：应用软件及硬件驱动程序缺乏。可选用from all the pieces或allinone方式安装，较为简单。对NS2的必选模块和可选模块支持性良好。由于Linux完全开放源代码的特性，可根据需要任意修改源代码。相关帮助文档及论坛较多，可获得的帮助较多，使问题解决较为容易。3.2 NS2组成部分（1）离散事件调度器（Scheduler）：调度器是仿真器的心脏，它记录当前时间，调度网络事件链表中的事件。它有一个静态成员变量instance，供所有的类访问同一个调度器，提供函数产生新事件，指定事件发生的时间。目前NS2支持四种事件调度器，分别为链表式（linked-list）、堆式（heap）、时间队列式（calendar）和实时（real-time）调度器，其中时间队列式为默认的事件调度器。（2）事件处理器(Handler)：Handle是所有处理事件类的基类，它只是一个虚拟函数，每个继承类实现自己的功能。（3）节点（Node）：节点是对实际网络中分布在不同地理位置的主机、交换机、路由器等网络设备的统一抽象，是构成网络拓扑结构的一个重要组成部分。（4）链路(Link)：链路用来连接节点和路由器。一个节点可以有一条或多条输出链路(如路由器)，所有的链路都以队列的形式来管理分组到达、离开或丢弃，统计并保存字节数和分组数。另外还有一个独立的对象来记录队列日志。（5）代理(Agent)：代理是实际产生和消费分组的对象，它们属于传输层实体，运行在端主机，节点的每一个代理自动被赋与一个唯一的端口号(模拟udp/tcp端口)，代理知道与它相连的节点，以便把分组转发给节点，它也知道分组大小，业务类型，目的地址。Agent类是各种UDP/TCP实现类的基类，代理被保存在一个称为demux的链表中。（6）NS对象(NsObject)：NsObject是所有网络实体的基类，包括节点、链路、代理，业务记录(Trace)和数据源等。节点、链路、代理同时继承了NsObject和事件处理器类，因为这三种对象要处理多种事件，其他对象则不需要。（7）匹配器类(Matcher)：匹配器类用来标识有实例对象生成的类，用户给出标识匹配器类的关键字，匹配器类返回相应的新建对象。匹配器类被定义成静态的，只允许一个实例对象5。3.3 NS2模拟基本流程开始结束调试重新编译NS编译通过？分析问题结果满意？修改源码？修改源码问题定义是否否是编写Tcl脚本执行模拟否 分析结果是图3.1 NS2进行网络模拟的基本流程使用NS2进行网络模拟的基本操作流程如图3.1所示。整个模拟过程主要有三个部分：一为修改源码，二为编写Tcl模拟脚本，三为分析结果。（1）源码修改：这一步只有在模拟需要修改源代码时才进行考虑。（2）Tcl/OTcl模拟代码编写：这是NS2模拟中最重要和必不可少的环节，大部分NS2的模拟工作实际就是编写Tcl脚本代码来描述网络结构、网络构件属性和控制调度网络模拟事件的启停过程。（3）模拟结果分析：结果分析是真正体现模拟工作成效的重要一环，模拟结果分析主要是对trace文件进行分析。4 无线自组网路由协议在无线自组网中，节点的移动导致网络拓扑结构的不断变化。如何迅速准确地选择到达目的节点的路由，是无线自组网的一个重要和核心的问题。4.1 无线自组网与传统移动通信网络的区别在无线局域网中，移动节点配有无线网卡，通过无线接入点连接到固定网络，因此，无线局域网可以看成单跳网络；而无线自组网则是一个多跳的网络，终端主机一方面作为主机，另一方面作为路由器运行路由协议，参与分组转发和路由维护。因此，无线自组网与传统移动通信网络在路由选择方面有很大的差异，必须采用合适的路由协议以解决路由选择问题。4.2 无线自组网路由协议分类根据源端何时获得路由信息，可以将路由分为两大类，如图4.1所示。一类是基于路由表驱动（Table Driven）的路由协议。在这种协议中，每个节点试图维护到所有已知目的节点的路由表，节点之间周期性或在网络拓扑改变时交换路由信息，由此减少了获得路由延时，能够立即判断目的节点的可达性，但是耗费了网络资源。第二类是按需驱动（On-Demand Driven）的路由协议，包括路由发现和路由维护两个过程。这种路由协议平时并不实时地维护网络路由，只有在节点有数据要发送时才激活路由发现机制寻找到达目的节点的路由。它不需要花费资源来维护无用的路由，但路由发现过程比较昂贵而且不可预测6。无线自组网路由协议按需驱动路由协议表驱动路由协议DSDVWRPAODVTORADSRCGSR图4.1 无线自组网路由协议分类4.3 几种典型的无线自组网路由协议4.3.1 目的序列距离矢量路由协议DSDVDSDV(Destination-Sequenced Distance-Vector)是基于经典Bellman-Ford路由选择过程的改进型路由表算法。DSDV以路由信息协议为基础。是无线自组网协议发展较早的一种。使用DSDV时，网络中的每一个移动节点都需要维护一个路由表。路由表表项包括目的节点、跳数和一个由目的节点注明的序列号，序列号能帮助节点区分有效和过期的路由信息，并可防止路由环路的发生。标有更大序列号的路由信息总是被接收。如果两个更新分组有相同的序列号，则选择跳数最小的，使路由最优（最短）。每个节点必须周期性地与邻节点交换路由信息，当然也可以根据路由表的改变来触发路由更新。路由表更新有两种方式：一种是全部更新，即拔掉更新消息中将包括整个路由表，主要应用于变化较快的情况；另一种是增量更新，更新消息中仅包含变化的路由部分，通常适用于变化较慢的情况。4.3.2 按需平面距离矢量路由协议AODVAODV(Ad hoc On-demand Distance Vector Routing)由DSDV发展而来，不同的是AODV为反应式路由协议。源节点首先广播一个携带目的节点信息的路由分组（RREQ），其邻居节点依次向周围节点广播此路由分组，广播RREQ前会建立此节点到源节点的路由，直到路由分组到达目的节点或者一个中间节点，这个节点包含目的节点的路由信息，就不再广播RREQ。此过程中，会建立一个从源节点到目的节点的反向路由，也就是从目的节点到源节点的路由。然后该节点将沿着反向路由发回一个RREP，RREP到达源节点后路由发现过程结束。为避免路由循环，每一个路由分组中都包括一个sequence ID（SID）作为唯一标识，如果一个节点收到一个SID比它当前保留的SID小的数据包，表明该数据包是过时的，它将不予处理，而是简单的丢弃。发现多条路由时，源节点会选择一条SID大、跳数少的最优路由。源节点移动后会重新启动路由发现过程，中间节点移动，那么其邻居节点会发现链路失效并向上游节点发送链路失效消息（RERR），一直传到源节点，然后源节点重新发起路由发现，或者也可以由发现链路失效的节点自己发起路由发现，此称为自修复。只要路由是活动的，路由表就要一直维护下去。活动的意思是有数据包从源节点发往目的节点，如果链路上不再有数据包传递，一段时间之后，链路就会过期，最终路由信息将会从中间节点的路由表中删除7。4.3.3 动态源路由协议DSRDSR(Dynamic Source Routing)是一种基于源路由的按需路由协议，它使用源路由算法而不是逐跳路由的方法。DSR主要包括两个过程：路由发现和路由维护。当源节点S向目的节点D发送数据时，它首先检查缓存是否存在未过期的到目的节点的路由，如果存在，则直接使用可用的路由，否则启动路由发现过程。具体过程如下：源节点S将使用洪泛法发送路由请求消息（RREQ），RREQ包含源和目的节点地址以及唯一的标志号，中间节点转发RREQ，并附上自己的节点标识。当RREQ消息到达目的节点D或任何一个到目的节点路由的中间节点时，D或该中间节点将向S发送路由应答消息（RREP），该消息中将包含到S到D的路由信息，并反转S到D的路由供RREP消息使用。此外，中间节点也可以使用路由缓存技术（Routing Cache）来对协议作进一步优化。4.3.4 临时排序路由算法TORA TORA(Temporally Ordered Routing Algorithm)协议称为临时排序路由算法，是一种源初始化按需路由选择协议，它采用链路反转的分布式算法，具有高度自适应、高效率和较好的扩充性，比较适合高度动态移动、多跳的无线网络，其主要特点是控制报文定位在最靠近拓扑变化的一小部分节点处，因此节点只保留邻近点的路由信息。该算法中路由不一定是最优的，常常使用次优路由以减少发现路由的开销。TORA协议包括3个基本模块：路由的创建、路由的维护和路由的删除。在路由的建立和路由维护过程中，节点应用“高度”Metric来建立一个以目的节点为根的有向非循环图。这样链路根据相邻两个节点的高度值来确定向上或向下的方向。4.4 路由协议性能评标准主要包括以下几个方面的指标8：（1）丢包率：网络中数据传输是以发送和接收数据包的形式进行的，理想状态下发送了多少数据分组就能接收多少数据分组，但是由于信号衰减、网络质量等诸多因素影响下，可能产生数据分组丢失。在单位时间内未收到的数据分组与发送的数据分组的比率就是丢包率，当然这个数字越小越好。丢包率的计算公式见式（4.1）。丢包率= （4.1） （2）端到端平均时延：指单位数据包从源节点到目的节点所用的时间，时延越小，说明响应越快，网络质量越令人满意。该统计量反应了网络的拥塞状况，计算公式见式（4.2）。端到端平均时延= （4.2）（3）路由开销：单位数据包个数所引起的额外路由分组个数，包括RREQ（Route Request，路由请求）、RREP（Route Reply，路由应答）、RRER（Route Error，路由错误）等，该统计量反应了路由协议的效率，计算公式见式（4.3）。路由开销= （4.3）（4）平均吞吐量：该参数是在接收数据时由网络层的上层统计的，是指节点单位时间内收到的数据分组数，它是一个容量概念，表示数据传输的总量。5 无线自组网路由协议的仿真5.1 移动节点无线模型的核心是移动节点，它代表实际无线网络中的站点。移动节点是由基本的节点再加上无线和移动节点所需要的一些功能构成，它能够在给定的拓扑范围内移动，可以通过无线信道接收和传送无线信号。5.1.1 移动节点的结构移动节点是由一系列的网络构件构成，这些构件包括链路层、连接到LL上的ARP模块、接口队列、MAC层、网络接口层。移动节点通过网络接口连接到无线信道上。移动节点的结构如图5.1所示。PortdemuxSrc/SinkAddrdemuxIP addressentryDefault targetRtagenttargetArp tableUp targetLLARPDown target IFqDown targetUp targetmacMACDown targetUp targetRadio PropagationModelNetIFchannelUp targetChannel图5.1 移动节点的结构示意图5.1.2 移动节点的创建（1）移动节点的配置：在NS2中，要创建一个移动节点，就必须在创建节点之前对节点进行配置。所谓点的配置就是在节点创建之前设定节点的各项属性，可以使用模拟器对ns的内部过程node-config来配置节点的属性。移动结点基本配置参数如下：$ns node-config adhocRouting #配置adhoc网络的路由类型-llType #数据链路层类型-macType #MAC层类型-ifqType #队列类型-ifqLen #队列长度-antType #天线类型-propType #无线信号传输模型-phyType #物理层类型-channelType #信道类型-topoInstance #拓扑对象-agentTrace #是否打开应用层Trace-routerTrace #是否打开路由的Trace-macTrace #是否打开应MAC层的Trace-movementTrace #是否打开节点位置和移动信息的Trace（2）移动节点的创建：调用模拟器对象ns的内部过程node创建移动节点：for set i 0 $i $opt(nn) incr i set node($i) $ns node5.1.3 移动节点的运动在实际的无线自组网络中，站点的位置可能是不确定的，也就是说站点是移动的，所以NS2中的移动节点也应该具有移动性。移动节点可以在一个三维拓扑中运动，然而实际上第三维（Z轴）并没有被使用。这样的移动节点就在一个Z=0的二维平面中运动。运动方法有：（1）方法一：确定节点的起始和终止位置：$node set X $node set Y $node set Z $ns at $time $node setdest （2）方法二：节点随机移动。NS2提供了setdest工具用来随机生成无线网络所需要的节点的运动场景文件。执行命令如下：命令1：./setdest v -n -p -M -t -x -y 命令2：./setdest v ver