基于NS—3的OLSR路由协议性能仿真

摘 要：随着近年来Ad hoc网络的发展，Ad hoc网络的各项性能得到越来越多的研究，而路由协议的性能好坏将直接影响到Ad hoc网络的性能。本文选用NS-3网络模拟器作为仿真环境，对Ad hoc网络中的OLSR路由协议进行仿真性能分析。

关键词：Ad hoc网络；NS-3网络模拟器；OLSR路由协议

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

0 引言

近年来，由于在消防救灾、应急通信等行业中占着重要地位，Ad hoc网络得到越来越多的重视，而路由协议作为Ad hoc网络中最重要的组成部分之一，也相应的成为了研究的热点方向。本文将选择OLSR协议作为仿真协议，在NS-3网络模拟器下对其进行性能仿真评估。

1 NS-3网络模拟器

在现代通信网络发展中，网络技术得到了广泛的应用，因此对于网络技术的研究与开发有着越来越大的需求，网络模拟技术也应运而生，目前现有的网络模拟工具主要包括：OPNET，NS-2，GloMoSim，OMNET++等等，然而在研究过程中发现，当前的模拟工具都存在着各种各样的不足。针对这样的问题，美国华盛顿大学的 Thomas R.Henderson 教授及其小组在美国自然科学基金NSF的支持下开发出了全新的网络模拟工具NS-3。

NS-3是一部全新的网络模拟软件，是目前最受欢迎的网络模拟软NS-2的最终替代软件，而不是NS-2的升级版本。NS-3可以说既摒弃目前的主流网络模拟软件OPNET和NS-2的缺点，又整合这两部软件的一些优点。NS-3是一个离散事件模拟器，它的体系结构主要由模拟器内核和网络组件组成。

模拟器内核主要由事件调度器和网络模拟支持系统组成。网络模拟器支持系统主要包括：Attribute系统，Logging系统和Tracing系统。Attribute系统主要实现对NS-3仿真实体进行仿真参数的设置、组织、访问、修改等；Logging系统是NS-3中新引入的概念，类似于一种基于控制台的消息记录模块，这种机制在进行仿真过程的追踪和模块扩展的时候极其方便有效；Tracing系统主要用来实现NS-3中的仿真结果输出。

NS-3中对网络组件的抽象来自于现实网络模型，主要包括：节点（Node）、应用（Application）、协议栈（Protocol stack）、网络设备（NetDevice）、数据包（Packets）以及信道（Channel）等。

2 OLSR路由协议

OLSR（Optimized Link State Routing）路由协议是Ad hoc网络路由协议中一种经典的主动式路由。OLSR路由协议中的每个节点通过周期性的交换控制信息来维系整个网络的路由表。OLSR协议中的控制消息主要由HELLO消息和TC消息组成。

HELLO消息用于完成链路探测、相邻节点探测、以及MPR选择器集合建立等功能，每个节点定期发送本节点的HELLO消息至周围的节点，各节点接收到来自其他节点的HELLO消息之后只进行对本地库信息进行更新等处理，而不将其转发给其他节点，因此HELLO消息只具备一跳的存活时间。

TC消息用于将节点的拓扑信息发送至整个网络中，网络中的其他节点通过TC消息计算出相应的路由表，进而实现路由功能，每个节点的TC消息包含有本节点的所有邻居节点，MPR节点等信息，与HELLO消息最大的不同点为TC消息需要洪泛到全网络中，因此TC消息的生存时间通常设为最大值，使其能够抵达网络中的所有节点。

由于Ad hoc网络的自组织性以及移动性较高等特点，传统的计算机网络中的链路状态路由协议并不适用于Ad hoc网络中，因此在OLSR路由协议中采用MPR（多点中继）技术来使得链路状态路由适合于Ad hoc网络中，MPR技术的工作机制为：每个节点选择部分邻居节点作为其MPR节点，只有被选中的MPR节点才对接受到的TC分组消息进行转发。通过MPR机制来控制TC分组在网络中的广播的规模，减少控制消息分组给网络的负荷，同时避免了形成广播风暴。

3 仿真场景与结果

本文所选择的仿真环境为在Ubuntu 12.04系统下的NS-3.17版本。

仿真场景的大小为1000m*1000m，共有50个节点以0～20m/s的随机速度在区域内随机运动，其中有10个节点以CBR模式发送数据包，数据的发送速率从12.5Kbps到150Kbps，使用的传输协议为UDP协议，并同时仿真AODV路由协议以及DSR路由协议进行吞吐量、端到端延时等性能的对比。

仿真结果如图1、图2：

4 结语

本文通过使用NS-3的仿真分析，可知OLSR路由协议有着相较于AODV协议以及DSR协议更好的吞吐量以及端到端延时，但这样的性能优势是通过频繁的交换控制信息所换取的。越高的控制信息交换频率可以使得整个Ad hoc网络更加稳定，但同时也会加大控制信息的开销，影响数据信息的吞吐量。本文的仿真同时也能表明NS-3是一款方便使用、集合了各家优点的可靠的网络模拟器，非常适合于网络协议等的开发。

参考文献：

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

[2]陈林星，曾曦，曹毅.移动Ad hoc网络——自组织分组无线网络技术（第二版）[J].北京：电子工业出版社，2012（01）.

[3]马春光，姚建盛.ns-3网络模拟器基础及应用[J].北京：人民邮电出版社，2014（01）.

作者简介：舒伟彬（1991-），男，福建南平人，硕士研究生，研究方向：无线通信。