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VANET协议的审查和性能比较：AODV，DSR，OLSR，DYMO，DSDV和ZRP

摘要 - 本文将介绍在VANET中使用的自组织路由协议的快速回顾和比较研究。在车辆自组织网络（VANET）中的研究正在快速发展。在各种情况下（高速公路，城市和城市）都有广泛的应用。许多协议已被采用以服务于不同的拓扑和场景，这些协议面临各种挑战。VANET为在道路上行驶的车辆之间提供通信。 VANET中的路由协议受车辆高速的影响，这导致在所传送的车辆之间频繁的链路中断，因此自适应路由协议被适配为具有VANET特性以在短时间内在车辆之间传送数据。VANET的主要目标是在道路上移动的车辆之间组装数据系统，这使得车辆能够以安全方式相互通信。在本文中，已经做了努力比较六个确实了解的协议AODV，DSR，OLSR，DSDV，ZRP和DSDV。这些观点（分组传送率，端到端延迟，吞吐量，路由算法负载，接收分组，路由分组，丢弃分组，丢包率，平均抖动）都应用于VANET中。

关键词：MANET，VANET，OMNET ，SUMO，ZRP，AODV，DSR，DYMO，OLSR，DSDV。

Ⅰ引言

OLSR A MANET（移动自组织网络）是一种没有基础设施的网络，它具有配置自身以使用无线信道连接移动设备的能力。它用于为每个设备提供不间断地维护正确路由流量所需的信息[1]。

VANET是一种特殊类型的MANET，它能够在靠近车辆（V2V）和接近固定的路边单元（RSU）之间进行数据传输以形成车对车（V2I）通信，如图1所示[2]。这些类型的通信可以帮助防止事故，调查后事故或交通堵塞，允许车辆与其他车辆共享和传播安全信息以警告司机，并且还可以帮助获得天气预报，交通和实时新闻 。VANET为许多新的应用提供了许多可能性。

图1.VANETE的示例

II. VANET中的路由协议

车辆到车辆数据传输是VANET设计中的主要挑战之一，因为它需要设计动态路由协议。在传统MANET中的路由不同于VANET路由，因为极其动态的拓扑。一些早期设计的MANET协议已在VANET上测试过。主要任务是如何减少从V2V传递数据的延迟。

VANET中的路由可以分为五大类，如图2所示[4]。

图2.VANET中的路由类型

1. VANET中的Adhoc路由协议

路由协议是控制中心如何选择最佳方法来处理无线域中的设备之间的传入分组以及许多种类中的任何区别的标准。 路由协议是VANET挑战之一。VANET路由协议的性能受外部和内部因素的影响：外部因素包括道路，交通规则，环境因素和障碍物如建筑物和树木[5]。 内部因素包括车辆移动性，高度分散的网络和网络路径中断。高效的路由协议是在短时间内传送数据分组而不消耗大量带宽的协议。对于自组织路由协议，其使用关于已经在网络内建立的链路的可获得的信息以将分组从源集线器转发到目的地集线器。这些通常分为三个主要类别[6]：

1. 主动路由

主动路由意味着路由信息，如下一个转发跳，尽管通信请求仍然在后台维护。 这种协议在所有网络节点之间定期交换拓扑信息。因此，主动路由协议没有路由发现，因为目的地路由被保存和保持在表内，并且它与需要低等待时间的应用有效地工作。然而，这个协议的缺点是它给恒定应用低空闲[7]。

该协议的示例是优化链路状态路由协议（OLSR）和目的地排序距离矢量（DSDV）。

优化链路状态路由（OLSR）

OLSR是主动路由协议之一，其中路由在需要时总是可用。OLSR是纯链路状态协议的优化版本。网络拓扑中的任何改变将被洪泛到所有网络节点，因此导致网络开销。OLSR使用多点中继（MPR），其负责通过周期性地转发有助于找到最短路径的控制消息来通告链路状态的信息。OLSR使用两种类型的控制消息，称为hello和拓扑控制。Hello消息用于查找有关连接状态和主机的邻居的数据。

拓扑控制消息（TC）用于广播关于其自己的广播邻居的信息，其至少包括MPR选择器列表。 因此，通过使用多点中继（MPR），（OLSR）将减少控制业务开销。 OLSR将对大型和密集移动网络有效[11]。

目标序列距离向量路由（DSDV）

目的地排序距离矢量路由（DSDV）协议是主动路由协议，是对传统Bellman-Ford路由算法规则的修改。在DSDV中，每个节点保持对表的访问覆盖目的地的位置标识符，在跳出结束中测量的到该目的地的最简单的间隔度量以及作为在到目的地的最有限路径上的主跳跃的中枢的位置标识符[11 ]。

1. 反应路由

被称为按需的这些协议意味着，路由发现场景仅在节点想要向其他节点发送数据以彼此通信时开始，因此不需要定期洪泛。这些协议的示例是：AODV（Ad-hoc按需距离矢量），DSR（动态源路由）和DYMO（动态MANET点播）[7]。

DSR（动态源路由协议）

DSR是反应式或按需路由协议。它是一种简单有效的路由协议，专门设计用于多跳无线自组织网络。网络是绝对自我整理和自我设计，不需要现有的系统基础或组织。两个基本组成部分，课程维护和课程公开合作以允许在这个网络中支持和揭示源程序[10]。

专用按需距离矢量（AODV）

AODV协议是一种反应式路由协议。它被开发工作在ad-hoc网络中，其中网络中的节点用作路由器，当它们需要发送数据时获得其路由。AODV使用常规的转向表，每个目的地一个部分。AODV的主要优点是尝试使开销很小，并通过减少控制消息的使用有效地使用带宽[8]。

动态MANET点播（DYMO）

DYMO是另一种类型的反应式或按需，多跳，单播路由协议，其不周期性地更新路由信息。当节点从路由路径接收数据分组并且其被设计用于频繁断开连接的自组织网络时，DYMO是节省路由信息并创建控制分组的小存储器。DYMO最适合具有稀疏流量和大量节点场景的网络。DYMO和AODV之间的主要区别在于：在AODV中只产生用于目的地集线器和后续跳转的路线表部分，而DYMO为道路反弹和目标节点的每个中间提供路线，如图3所示[9]。

图3.AODV和DYMO之间的差异

1. 混合路由

混合路由将附近的主动路由协议和全局反应式路由协议加入在一起，以减少由于路由公开过程的路由开销和延迟。这些协议的优点是更高的效率和可扩展性。然而，缺点是定位新路由的高等待时间。这些协议的示例是区域路由协议（ZRP）[8]。

区域路由协议（ZRP）

利用在集线器附近邻域内的主动公开的优点，以及利用响应协议来实现这些区域之间的对应，ZRP融合到混合计划中。大多数混合路由协议是基于区域的; 这意味着节点的数量被划分成不同的区域使得创建路由发现和维护更可靠。在本地工作的邻居节点之间使用主动路由方法; 然而，全局地使用反应式路由来通过查询所需的网络节点而不是向网络中的所有节点广播查询来寻找所需的节点。灵活的路由发现和路由维护使用“Intrazone”和“Interzone”路由。域间路由通过反应式路由协议实现全局路由发现，尽管通过内部引导来考虑主动引导，记住最终目标，以在其自己的邻居内局部保持路线信息。ZRP的一般正常情况是，它减少了由主动指导带来的系统开销，它还处理由响应式转向约定创建的系统延迟，并更有效地执行课程启示[8]。

Ⅲ.文学评论

Haerri等人在2006年[3]估计AODV和OLSR的执行变化，以便指导在合理的城市环境中的车辆数量从40到80，车辆速度在72公里/秒到126公里/秒之间，交通 速率在0.2到2 Mbps之间。他的处理是根据（端到端延迟和数据包传送率），他发现比较：

1. OLSR具有最低的端到端延迟和路由开销。

b）在分组传送率方面，OLSR在低密度下超过AODV，然后随着密度增加，AODV开始超过OLSR。

Khan和Qayyum在2009年[12]通过使用概率Nakagami无线电传播模型在城市环境中使用NS-2通过将集线器的数量不同于30,50,70,90和120个车辆来分析OLSR和AODV路由协议的执行。他们使用SUMO流量模拟器来生成节点的移动性模式。比较结果根据（端到端延迟和分组传送率），他们发现：

1. OLSR比AODV好。

Ferreior-Lage等人在2009年[13]通过在车对车网络上应用它们来获得要在SUMO和NS2之间的平台中使用的路由评估参数来评估一些现有MANET路由协议的效率。 AODV，DSR和DSDV是在三种情况下通过改变每个情景的集线器数量（在10,20和40个节点之间）并且速度从城市情景的50公里/秒改变为108公里 / s为公路场景。 他们比较了参数（端到端延迟，路由负载，接收的数据包，数据包传送率，路由数据包和丢弃的数据包），他们发现：

1. AODV已经表现出比其他路由协议更好的性能，所有性能度量中节点数量的增量。

Singh等人在2011年[14]通过在城市情景中将节点（车辆）数量改为20,102,254和610辆，在公路和城市情景中显示了三种路由协议的相对调查：OLSR，AODV和DSR 在高速公路情况下改变到车辆152,340,767和1216的节点数量。这些情景使用NS-2.34模拟。他们的处理是根据（端到端延迟，分组传送率），他们发现：

1. AODV在分组传送比方面优于其他两个协议，但是它具有最高的端到端延迟，因此它不适于传送应该按时传送的信息。

b）DSR在快速传输中表现良好，但是由于其高的分组丢失而不适合。

c）OLSR具有中间性能，因此，不适合在两种环境中采用。

Prokop在2011年[15]开发了一个免费的VANET模拟器，然后在VANET中评估MANET路由协议。已经选择的路由协议是AODV，DSR和DYMO。这些路由协议已经在城市，公路和国家环境中使用OMNET 作为网络模拟器和SUMO作为流量模拟器进行了评估。他们的编制是根据（端到端延迟，吞吐量），他们发现：

1. 与其他协议相比，DYMO执行良好的低端到端延迟和高吞吐量。

Jogendra Kumar在2012年[16]比较了在可变暂停时间中MANET的DYMO，DSR，OLSR，AODV和ZRP路由协议的性能。根据（平均抖动，端到端延迟，总分组接收（TPR），第一分组接收（FPR），最后分组接收（LPR），总字节接收（TBR）），他们发现：

1. DSR在总字节接收方面表现出最佳性能。

b）ZRP是第一捆绑包中的最佳计划，最后一个包裹获取并添加到捆绑包。然而，它证明了极端可怕的执行到端对端延迟。

c）AODV指示最佳执行到正常抖动和端到端延迟。

Evjola Spaho和Makoto Ikeda，在2012年[17]，他们实施了两种路由协议：DYMO和DSDV协议，并估计它们对VANET的性能。 他们的比较是根据（包交付率，吞吐量），他们发现：

1. 如果出现连接断开的情况，鉴于使用陈旧的课程，DSDV协议具有低PDR。

b）DYMO协议示出了对DSDV协议的优选执行。

2012年，Uma Nagaraj和Poonam P. Dhamal[18]。在对OLSR，AODV，DSR和DSDV进行基于仿真的分析之后，他们编制了参数（端到端延迟和PDR），他们发现：

1. AODV在PDR方面具有非常好的性能，其约为98％，DSDV约为97％。

b）OLSR具有与PDR对比的正常执行。

c）AODV具有高端到端延迟。

d）就Avg来说，DSR具有相当好的执行端到端延迟。

e）OLSR具有低端到端延迟。

f）AODV的PDR优于任何其他三个约定。

Moravejosharieh等人在2013年[19]研究了一个主动路由协议DSDV和三个反应式路由协议AODV，Ad hoc按需多径距离矢量（AOMDV）和使用NS-2.34的DSR，在60至100km / s之间改变速度并且将车辆数量改变为：100,150,200,250,300。他们揭示虽然MANET路由可以应用于VANET，但是当车辆密度和车辆速度增加时，反应性和主动性的大多数性能度量 路由协议将减少。 因此，要在VANET中应用的MANET路由协议必须要有一些改进。

Spaho等人在2013年[20]探讨了AODV和OLSR路由协议在交叉场景下的执行情况。采用IEEE 802.11p标准的双射地面传播模型，并通过用户数据报协议发送多个恒定比特率（CBR） UDP）。 他们编写了参数（分组传送率，吞吐量和端到端延迟），他们发现：

a）OLSR执行优于任何AODV以极大地估计传输速率。

b）对于小的传输速率，这两种约定可以用于连续应用，例如安全应用。

Makodia等人在2013年[21]研究了三种路由协议的性能：AODV，DSR，DSDV，使用不同的速度，范围从（3.6 - 144 km / s）和各种节点数范围从（5到40 ）找到可以帮助提高VANET安全性的完美路由协议。他们的比较是根据（包交付率，吞吐量和端到端延迟），他们发现：

a）AODV的分组传送率和吞吐量优于其他路由协议。

b）在端对端延迟方面，DSDV具有最低的端到端延迟，而DSR具有最高的端对端延迟。

c）他们建议使用AODV在VANET中进行安全通信。

Kau

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