【正文】 679 11425 48978 38767 39254 河海大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 2 章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 QoS 路由研究與仿真 14 時(shí)延來看 ，實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)濾器能獲得最佳性能。 (3) 分組傳輸率，成功接收分組與發(fā)送分組的比率，反映了分組傳輸質(zhì)量。仿真結(jié)果置信度 ，河海大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 OPNET 的無線傳感器網(wǎng)絡(luò) QoS 路由及流量建模研究與仿真 13 其余主要仿真參數(shù)包括：觀測(cè)節(jié)點(diǎn)興趣泛洪周期 300s；傳感節(jié)點(diǎn)興趣匹配后產(chǎn)生 280 個(gè)數(shù)據(jù)分組包；數(shù)據(jù)分組包數(shù)據(jù)負(fù)載 1024Byte。 在 OPNET 仿真環(huán)境下，我們建立了如圖 22 所示的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景。如果河海大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 2 章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 QoS 路由研究與仿真 12 失效節(jié)點(diǎn)和有效節(jié)點(diǎn)的比率超過給定閾值，則主動(dòng)發(fā)出鏈路狀態(tài)更新請(qǐng)求，由觀測(cè)節(jié)點(diǎn)重新發(fā)起梯度更新過程。 梯度建立過程：興趣分組攜帶上一跳節(jié)點(diǎn)能量、上一跳最大最小剩余能量、跳數(shù)、是否更新 MaxMPE 和是否更新 MHC 標(biāo)志等字段；當(dāng)同序號(hào)興趣分組通過多徑到達(dá)某節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)比較自身能量和上一跳節(jié)點(diǎn)的 MaxMPE，取小的為該路徑的 MPE，若此 MPE 比節(jié)點(diǎn)保存的 MaxMPE 大，或雖相等但跳數(shù)少，則更新節(jié)點(diǎn)的 MaxMPE 并保留對(duì)應(yīng)的跳數(shù)，置“是否更新 MaxMPE0”標(biāo)志為真；若該路徑跳數(shù)比當(dāng)前 MHC 小，或雖相等但對(duì)應(yīng)的 MPE 大，則更新節(jié)點(diǎn)的 MHC并保留對(duì)應(yīng)的 MPE，置“是否更 新 MHC0”標(biāo)志為真；兩標(biāo)志都為假則丟棄該興趣分組，否則向鄰居節(jié)點(diǎn)廣播該分組。內(nèi)核、應(yīng)用層、濾器和濾器優(yōu)先級(jí)組合的交互過程 ,是擴(kuò)展 DD 的基礎(chǔ) 。它提供對(duì)任務(wù)與數(shù)據(jù)的命名和操作算子，采用發(fā)布 /訂閱模式(publish/subscribe)來建立傳感器網(wǎng)絡(luò) 中有效節(jié)點(diǎn)、觀測(cè)節(jié)點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)間的梯度關(guān)聯(lián)，可提供穩(wěn)定的多徑傳遞和路徑子集選擇。路由更新的頻率和消息的大小應(yīng)在路由開銷和計(jì)算準(zhǔn)確性 上折衷。多約束 QoS 路由選擇通常是 NP 完全問題 ,可用去度量相關(guān) 性或轉(zhuǎn)化為單一度量來降低計(jì)算復(fù)雜度。河海大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 2 章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 QoS 路由研究與仿真 10 QoS路由策略 與 QoS 路由相關(guān)的策略包括： (1) QoS 度量選擇。 本章中 討論兩類網(wǎng)絡(luò)生存期 ： 以網(wǎng)絡(luò)中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)失效的時(shí)間為標(biāo)示的 I 類網(wǎng)絡(luò)生存期 ； 以網(wǎng)絡(luò)中源節(jié)點(diǎn)變?yōu)楣铝⒐?jié)點(diǎn) (無法傳遞任何數(shù)據(jù) )的時(shí)間為標(biāo)示的 II 類網(wǎng)絡(luò)生存期。 它應(yīng)該滿足不同業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量要求和在全網(wǎng)范圍內(nèi)的資源有效利用 。 QoS路由 在 研究中 ， 網(wǎng)絡(luò)往往被抽象為賦權(quán)有向圖 G(V,A)。 目標(biāo)是應(yīng)用相關(guān)的信號(hào)源 ； 傳感節(jié)點(diǎn)是目標(biāo)信息的監(jiān)測(cè)者 ， 數(shù)量眾多但資源有限 ， 節(jié)點(diǎn)間以無線多跳的無中心方式連接 ； 觀測(cè)節(jié)點(diǎn)作為接收者 (Sink)和控制者 (Commander)， 監(jiān)聽和處理網(wǎng)絡(luò)事件消息 ， 向網(wǎng)絡(luò)發(fā)布查詢請(qǐng)求或派發(fā)任務(wù)。 WSN 的 QoS路由 近年來 ,已提 出多種針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議 ， 但大都假定服務(wù)基于單一的盡力而為 (besteffort)模型。 (2)可擴(kuò)展性，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量與 MANET 相比要高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，節(jié)點(diǎn)可能無全局唯一地址標(biāo)識(shí)。 OPNET Modeler建模 流程 OPNET Modeler 的建模過程如圖 13 所示。 Modeler 可以在仿真中或仿真后顯示模型行為的動(dòng)畫，使得仿真平臺(tái)具有很好的演示效果。使用 Modeler 進(jìn)行開發(fā)的仿真平臺(tái)，使仿真的效率相當(dāng)高。 OPNET 的核心已經(jīng) 嵌入了眾多協(xié)議，因此對(duì)于很多協(xié)議，無需進(jìn)行額外的編程。有限狀態(tài)機(jī)加上標(biāo)準(zhǔn)的 C/C++以及 OPNET本身提供的 400 多個(gè)庫函數(shù)構(gòu)成了 Modeler 編程的核心。這也是 Modeler 建模的重要機(jī)制，這種機(jī)制有利于項(xiàng)目的管理和分工。 (2)簡單明了的建模方法。 進(jìn)程模型 (process model)的基礎(chǔ)是用有限狀態(tài)機(jī) FSM(Finite State Machine)來描述各種協(xié)議。 對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和管理，一般分為 3 個(gè)階段：第一階段為設(shè)計(jì)階段，包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，協(xié)議的設(shè)計(jì)和配置以及網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的設(shè)計(jì)和選擇；第 二階段為發(fā)布階段，設(shè)計(jì)出的網(wǎng)絡(luò)能夠具有一定的性能，如吞吐率、響應(yīng)時(shí)間等等；第三階段為實(shí)際運(yùn)營中的故障診斷、排錯(cuò)和升級(jí)優(yōu)化。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法通常包括以下四種：經(jīng)驗(yàn)方法、物理實(shí)驗(yàn)、理論計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)仿真，表 11 在可靠性、實(shí)現(xiàn)成本、可實(shí)現(xiàn)性和適用網(wǎng)絡(luò)規(guī)模四個(gè)方面對(duì)以上四種方法做出了比較。 (Simulation)？ 網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)是一種通過建立網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)鏈路的統(tǒng)計(jì)模型 ， 并模擬網(wǎng)絡(luò)流量的傳輸 ， 從而獲取網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)或優(yōu)化所需要的網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)的仿真技術(shù) 。 能量供應(yīng)模塊 傳感器 A C / D C 處理器 存儲(chǔ)器 網(wǎng)絡(luò) 收發(fā)器 MA C 傳感器模塊 處理器模塊 無線通信模塊 圖 11 隨著應(yīng)用和體系結(jié)構(gòu)的不同，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議棧也不盡相同，圖12 是傳感節(jié)點(diǎn)使用的最典型的協(xié)議模型。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)典型工作方式如下：使用飛行器將大量傳感 器節(jié)點(diǎn)拋散到感興趣的區(qū)域，節(jié)點(diǎn)通過自組織快速形成一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中可以充當(dāng)數(shù)據(jù)采集者、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站或組頭、簇頭節(jié)點(diǎn)的角色。傳感器節(jié)點(diǎn)集成傳感器件、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊，并通過自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。 第四章在理論分析的基礎(chǔ)上，初步建立了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的流量模型，不斷地對(duì)建立的模型進(jìn)行仿真配置、收集統(tǒng)計(jì)量，運(yùn)行仿真并查看、分析結(jié)果，在反復(fù)的實(shí)驗(yàn)中改進(jìn)完善所建模型。 第二章對(duì) WSN 的 QoS 路由進(jìn)行了研究與仿真。OPNET 作為一種新的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)工具，以其獨(dú)有的方法為網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供了客觀、可靠的定量依據(jù)，縮短了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期，提高了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中決策的科學(xué)性。 可是在今天這樣信息飛速發(fā)展的時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和規(guī)模日益復(fù)雜龐大，表現(xiàn)出多種類型的網(wǎng)絡(luò)日益走向融合，業(yè)務(wù)種類增加，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載也日益繁重，新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)層出不窮，如何規(guī)劃和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為一個(gè)極富挑戰(zhàn)性的課題。D work facilities and explode work protocols. A scientific method is badly needed to reflect and predict the capabilities of the work. Then OPNET emerges as the times require. This design is in the OPNET surroundings. First, on the basis of analyzing the problem of QoS routing in the wireless sensor works, a new distributed QoS routing algorithm according to the minimum node energies on path and minimum hop counts has been proposed by extending Directed Diffusion. Then the model is designed. By analyzing the results of simulation, I find this porosed algorithm can provide differential services both for realtime traffic and besteffort traffic, achieve the energycostbalancing on the whole work and prolong the work lifetime by 500%. Second, I emphasize my attention on the flow project of WSN and make modeling and simulation about it. From the simulation results, I know the impact of portfolio towards the throughput of the work, data lose rate and pointtopoint delay. By mapping the portfolio with the resources, we may decrease congestion, improve the characteristics of the work and its security. Through Oping, we’re to increase the reliability and accuracy of work programming and designing. Of course, there will be less risk of investment and less wastes which are unnecessary. Keywords: wireless sensor work (WSN), OPNET simulation, QoS routing, directed diffusion, flow project, throughput, delay 河海大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 目錄 目 錄 中文摘要 .............................................................................................................. Ⅰ 英文摘要 .............................................................................................................. Ⅱ 引言 ........................................................................................................................ 1 第 1 章 概述 .......................................................................................................... 3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) (WSN)概述 .................................................................. 3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基本概念 ............................................................. 3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信結(jié)構(gòu) ......................................................... 3 網(wǎng)絡(luò)仿真 .................................................................................................. 5 什么叫仿真（ Simulation）？ ....................................................... 5 仿真的意義 ..................................................................................... 5 OPNET 簡介 ............................................................................................ 6 OPNET 的歷史和現(xiàn)狀 ................................................................... 6 OPNET Modeler 的主要特性 ........................................................ 6 OPNET Modeler 建模流程 ............................................................ 7 第 2 章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 QoS 路由研究與仿真 ............................................. 8 WSN 的特點(diǎn) ............................................................................................ 8