652010年第10期，第43卷 通 信 技 术 Vol.43，No.10,2010 总第226期 Communications Technology No.226,Totally
无线Mesh网路由协议仿真及性能分析
莫金旺①， 蒋文芳②， 赵 利②
(①桂林电子科技大学 信息科技学院，广西 桂林 541004；②桂林电子科技大学 信息与通信学院，广西 桂林 541004)
【摘 要】当前对无线网格网络（Mesh网络）主要研究之一是无线路由技术，即针对无线Mesh网络自身的特点进行路由
设计。在熟悉基于Linux平台的网络仿真器（NS2）针对Mesh网络路由协议的仿真过程的基础上, 利用NS2网络仿真软件分别从
端到端平均时延、分组递交率、归一化路由开销三个方面比较了目前三种典型的路由协议——按需平面距离矢量路由（AODV）、
动态源路由（DSR）和目的序列距离矢量路由（DSDV）的性能,并详细介绍了整个仿真过程的步骤。最后，通过分析AODV协议
的吞吐量，得出网络最佳容纳的节点数，研究成果对协议的实现具有重要的应用价值。
【关键词】无线网络；路由协议；仿真；吞吐量
【中图分类号】TP393 【文献标识码】A 【文章编号】1002-0802(2010)10-0065-03
Simulation and Performance Analysis of Routing Protocols
based on Wireless Mesh Network
MO Jin-wang①， JIANG Wen-fang②， ZHAO Li②
(①School of Information Technology, Guilin University of Electronic Technology, Guilin Guangxi 541004, China;
②School of Information and Communication Engineering, Guilin University of Electronic Technology, Guilin Guangxi 541004, China)
【Abstract】At present, one of the main studies on wireless grid networks(mesh networks) is wireless routing
technology. A routing protocol based on characteristic of wireless mesh network is designed. In familiarity with
the simulation process of wireless mesh networks routing protocol by network simulator(NS2) based on Linux platform,
the performance of the typical routing protocols –Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing(AODV), Dynamic Source
Routing(DSR) and Destination Sequenced Distance Vector(DSDV) is compared from the three aspects of average
end-to-end delay, packet submission rate, and normalized routing overhead, and the details of simulation process
are given. Finally, by analyzing the throughput of AODV protocol, the best accommodation of node number by the
network is obtained. And the research result is of important application value for the protocols implementations.
【Key words】wireless network; routing protocol; simulation; throughput
0 引言
无线网状网(WMN)本质上属于移动自组织网络(Ad hoc
网络)，它与后者的最大区别在于前者的用户终端相对来说移
动性较低，WMN一般不是作为一个独立的网络形态存在，
而是因特网核心网的无线延伸。通常，会有一个或多个网关
节点与因特网高速相连，家庭或办公室等用户通过自身的无
线接入点与网关节点相连。对于网关节点信号覆盖之外的区域，用户节点负责来往业务的中继或转发，从而实现大范围
的廉价和快速信号覆盖。显然，这种方式的组网省去了网络
建设初期昂贵的基础设施建设投资，比传统的点到多点方式
的无线接入有很多无可比拟的优点[1]。
自组网路由协议是目前无线网络研究的热点之一，互
联网工程任务组(IETF)特别成立了移动自组织网络工作组
（MANET工作组）来研究无线自组网中的路由协议。路由
协议是自组网体系结构中不可或缺的重要组成部分，其主要
作用是发现和维护路由。近年来人们对自组网技术持续增长
的兴趣导致了许多路由协议方案的提出[2]。现对目前几种典
型的路由协议的性能进行了仿真比较，并通过对按需平面距
离矢量路由协议（AODV）吞吐量的分析，得出网络最佳容收稿日期：2010-01-12。
基金项目：广西教育厅科研项目基金（NO.200808XL128）；2009年广西
区教育厅研究生创新项目（NO.2009105950810M14）。
作者简介：莫金旺（1960-），男，硕士，副教授，主要研究方向为移动
通信；蒋文芳（1984-），女，硕士研究生，主要研究方向
为移动通信与个人通信；赵 利（1965-），男，博士，教
授，主要研究方向为移动通信与信号处理。 66纳的节点数，具有重要的应用价值。
1 AODV路由协议工作原理
AODV实质上就是动态源路由协议（DSR）和目的序列
距离矢量路由协议（DSDV）的综合，它借用了DSR中路由
发现和路由维护的基础程序，及DSDV的逐跳（Hop-by-Hop）
路由、顺序编号和路由维护阶段的周期更新机制，以DSDV
为基础，结合DSR中的按需路由思想并加以改进。AODV
有别于其他协议的最显著的特点是路由表中每个项都使用
了目的序列号，使用目的序列号可以避免环路的发送，并且
很容易用编程实现。
AODV当有源节点需要和目的节点通信时，如果路由表
中已经存在了对应的路由时，AODV就不会进行任何操作。
当源节点需要和新的目的通信时，它就会发起路由发现过
程，通过广播路由请求（RREQ）信息来查找相应路由[3]。
AODV路由建立过程如图1所示。当源节点S
1需要到目的节
点S
5的路由时，如果没有到目的节点的有效路由，便在节点
间建立路由。源节点S
1将广播一条RREQ消息，节点S
2、
S
6收到RREQ分组后，首先建立一条到源节点S
1的反向路
由，若节点S
2、S
6有到目的节点的有效路由，则向源节点S
1
回发路由回复路由确认（RREP）分组，否则继续广播RREQ
分组，直到RREQ分组传送到目的节点S
5。目的节点S
5收
到RREQ分组后，将沿着之前建立的反向路由的路径向源节
点S
1回发路由回复RREP分组，RREP沿最先到达的路径传
回源节点，即沿S
5-S
7-S
6-S
1的路径传回源节点S
1。当源节点
S
1收到该RREP分组后，从S
1到S
5的路由便建立了，正向
路由路径为S1-S6-S7- S5
。
图1 AODV路由建立过程
2 NS2模拟的基本流程
使用网络仿真器（
NS2）进行网络模拟的基本操作流程
如图
2
所示，用户首先要进行问题定义，考虑自己要模拟什
么内容，大概的拓扑结构应该怎样，是否需要对源代码进行
修改或添加等。如果需要添加或修改代码，如图中右边方框
中所示，
有一个对NS2
源码进行修改、
重新编译和调试的过
程；
如果不需要修改代码，
即采用
NS2已有构件即可完成模
拟工作，那么用户的主要任务就是编写工具命令语言/
具有面
向对象特性的工具命令语言（
Tcl/OTcl
）模拟代码，生成.tcl
脚本文件，
并在
NS2环境下执行该脚本进行模拟，模拟程序
结束后会生成相应的跟踪文件（
Trace
文件）
，即模拟结果文
件，用户使用不同的工具对该脚本中的内容进行分析得到想要的结果图表[4]。如果结果是所预期的，那么整个模拟过程即可顺利结束，否则，应该分析问题所在，并重新考虑问题定义、源码及工具命令语言（Tcl）脚本的修改。
图2 NS2进行网络模拟的基本流程
整个模拟过程主要有三个部分的工作量：①修改源代
码；②编写Tcl模拟脚本；③分析结果。下面对这三个步骤
中需要注意的问题做进一步的描述。
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，修改源代码是一项比较具有挑战性的工作，这需要一
定的编程和调试水平。特别需要注意的是，由于NS2是采用
C++和具有面向对象特性的工具命令语言（OTcl）两种语言
编写的，因此在修改源代码时，需要记着修改相应的OTcl
代码。
Tcl/OTcl模拟代码编写：这是NS2模拟中最重要和必不
可少的一环，大部分NS2的模拟工作实际就是编写Tcl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。因此，这需要对NS2中的网路构件非常熟悉。
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，模拟结果分析要求熟悉NS2的Trace文件的结构，
并且能够使用一些小工具对该结果文件进行分析以及根据
分析结果数据绘制一些汇总图表等。
3 路由协议仿真及性能比较
由于AODV、DSR和DSDV是NS2组件库里的自带协议,
故仿真过程直接从编写脚本文件开始。这里使用NS2.31版本
对路由协议AODV、DSR和DSDV进行了仿真比较。50个节
点随机分布在500 m×500 m的矩形区域,仿真时间为100 s，传
送固定码率（CBR）业务, 最大移动速度为20 m/s，令节点
停留时间分别为0 s，20 s，40 s，60 s，80 s，100 s进行测试。
利用NS工具cbrgen.tcl生成业务场景文件, 利用NS工具
setdest生成移动场景文件[5]。在NS目录下执行命令:ns
wireless.tcl，执行完后在脚本文件同一目录下会出现