NS-3在多網卡處理和IP尋址策略方面具有很的好特性，為了提高MANET路由協議性能，采用了NS-3仿真工具對MANET路由協議進行分析，詳細闡述了如何搭建NS-3仿真平臺，并從網絡規模和動態拓撲角度分析比較了AODV，DS-DV和OLSR三種路由協議的端到端平均時延和投遞率性能。仿真結果為協議的后續優化和改進提供了依據。

0引言

隨著網絡技術和通信技術的蓬勃發展，如何在硬件條件不具備的情況下研究大規模網絡，如何快速設計。實現。分析新的協議和算法，如何比較新老系統和算法而不必花費巨資建立實際系統等問題日益成為網絡研究者關注的焦點。近年來，盛行的方式是通過計算機軟件對網絡協議。網絡拓撲。網絡性能進行模擬分析。采用這種網絡仿真的研究方法，降低了成本，研究方法靈活可靠，提高了研究效率。現在主流的網絡仿真工具主要有：OPNET，QualNet，NS-2.OPNET是商業軟件，軟件所提供的模型庫比較有限，而且主要集中于路由仿真。QualNet也是一款商業軟件，弱化了網絡分層的概念。NS-2的內容比較龐雜，各模塊間的協同及耦合不便于系統擴展。為此，在廣泛汲取現有網絡模擬器的成功經驗基礎上，美國華盛頓大學Thmos R. Henderson教授及其小組研發了一款極具特色的新型網絡仿真器——NS-3.相比其他網絡仿真工具，NS-3是一款開源軟件，在多網卡處理和IP尋址策略方面表現出更好特性，同時，NS-3的架構也相對更明了清晰，代碼不需做很大修改就可直接移植到真實網絡節點上，此外，研究者可根據自身需求進行任意拓展。

1 MANET路由協議分析

移動無線自組織網絡（MANET）是一種無中心。自組織的分布式多跳網絡，MANET以其固有特點在某些特殊場景（如：救災。戰爭等）中得到了廣泛運用。路由協議的好壞直接影響到整個網絡性能的優劣。這里簡要介紹MANET中應用比較廣泛的3種平面路由協議。DSDV（Destination-Sequenced Distance Vector）是一種表驅動路由協議，它是在傳統的距離矢量DV算法基礎上改進設計的，同時也被稱為消除環路的Bellman-Ford路由算法。DSDV算法中每個節點都維護一張到達全網可達目的節點的路由表。相比DV算法，DSDV最大的區別是路由中增加了目的系列號（Sequence Number）字段，通過序列號來區別新舊路由信息。節點將收到新路由信息和當前路由信息比較，選擇序列號較大的路由記錄來更新路由表。若兩者序列號相同，則選擇跳數較小者。此外，全網節點要求周期性廣播路由包來進行路由維護。AODV（Ad Hoc On-Demand Distance Vector）是一種源驅動的路由協議[5]，是DSR協議結合了DSDV中的按需路由機制設計出來的。節點在發送數據包時，首先查找自己路由表是否有到達目的節點的路由信息，若有，則直接按照路由信息發送；若沒有，則執行路由發現過程。節點廣播路由請求包RREQ給自己鄰居，鄰居收到RREQ包后查詢自己路由表是否有到達目的節點路由信息，若有或本身就是目的節點，則將路由信息添加到路由應答包RREP，并將其反饋給源節點；若沒有，再將RREQ轉發給自己所有的鄰居。依次類推，直到到達目的節點或中間節點存在到達目的節點的路由。

AODV協議通過定期廣播Hello分組來進行路由維護，一旦發現了某條通信鏈路斷開，節點就會在DE-LEte_PERIOD時間之后從路由表中刪除包含該斷開鏈路的路由，并發送ERROR（路由錯誤）報文來通知那些因為鏈路斷開而不可達的節點刪除相應的路由記錄或者對已經存儲的路由信息進行修復更新。

OLSR（Optimized Link State Routing）是一種優化的鏈路狀態路由協議，類似其他表驅動路由協議，節點需要周期性交互網絡路由信息。被鄰居節點選作中繼節點（Multi Point Telay，MPR）的節點周期性向網絡廣播控制信息分組，分組中包括將它選作MPR的那些節點的信息，以告訴網絡中其他節點與這些節點之間相連。而且，只有MPR節點才能夠作為路由節點，其他非MPR節點不參與路由計算，也不需轉播控制信息。OLSR協議中主要通過HELLO和TC（Topological Control）兩種控制消息來感知廣播拓撲。通過HELLO消息實現鏈路偵測。鄰居偵聽，以此建立節點的本地鏈路信息表，同時用于向鄰居節點通告本節點的多點中繼MPR節點的選擇；TC消息負責執行MPR Selector鏈路狀態聲明，使得每個節點都能夠感知全網拓撲結構。最終，節點根據本地鏈路信息庫和拓撲集合中的信息，采用Dijkstra算法根據路徑最短的原則計算路由表。

2 NS-3仿真平臺搭建

2.1 NS-3仿真架構

NS-3是一款離散型模擬器，NS-3的網絡架構主要由模擬器內核和網絡構件2部分組成，如圖1所示。其中模擬器內核包括時間調度器和網絡模擬支持系統，是NS-3最核心的部分。相比NS-2，NS-3仿真時間不僅支持Default Scheduler，而且還支持Realtime Scheduler.

圖1 NS-3體系結構

NS-3的網絡模擬支持系統包括：Attribute系統。Logging系統和Tracing系統。由于廣泛汲取了其他網絡仿真工具的經驗和技術，NS-3的內核在可量測性。可擴展性。模塊化。支持仿真與現實融合等方面具有極大優勢。NS-3的網絡構件包括：節點（Node）。應用（Application）。協議棧（Protocol Stack）。網絡設備（Net Device）。信道（Channel）。拓撲生成器（Helper）等。網絡構件是對真實網絡的各個部分的抽象，具有低耦合高內聚特點，NS-3通過低層次的抽象，使得仿真效果盡可能反映真實網絡的性能。

圖2 節點數和時延