【正文】 和高度重視。 機(jī)會網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常出現(xiàn)鏈路斷裂，網(wǎng)絡(luò)不連通的狀況，在這種情況下，節(jié)點(diǎn)一般并不丟棄數(shù)據(jù)包，相反節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)一般采用“存儲一攜帶一轉(zhuǎn)發(fā)”的模式， 傳統(tǒng)的機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中，中間節(jié)點(diǎn)只進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲與轉(zhuǎn)發(fā)操作，但是運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)編碼的機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中，中間節(jié)點(diǎn)可以對接收到的數(shù) 據(jù)塊進(jìn)行隨機(jī)線性組合編碼，可以增大單次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。NS2是一個(gè)開源的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件，可以再 windows/unix上運(yùn)行，且所有源代碼公開，對于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的研究和擴(kuò)展非常方便。從本質(zhì)上來看，機(jī)會網(wǎng)絡(luò)否定了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€(gè)根本前提—— 在路由期間或者數(shù)據(jù)傳遞期間，存在一條或者多條源端到目的端的路徑。 圖 ， t1時(shí)刻源節(jié)點(diǎn) S希望將數(shù)據(jù)傳輸給目 標(biāo)節(jié)點(diǎn) D，但 S 和 D 位于不同的連通域而沒有通信路徑，因此， S 首先將數(shù)據(jù)打包成消息發(fā)送給鄰居節(jié)點(diǎn) 3，由于 3并沒有合適的機(jī)會轉(zhuǎn)發(fā)下一跳節(jié)點(diǎn)，它將消息在本地存儲并等待傳輸機(jī)會，經(jīng)過一段時(shí)間到達(dá) t2 時(shí)刻，節(jié)點(diǎn) 3運(yùn)動到節(jié)點(diǎn) 4的通信范圍并轉(zhuǎn)發(fā)給節(jié)點(diǎn) 4，在 t3時(shí)刻，節(jié)點(diǎn) 4將消息傳輸給目標(biāo)節(jié)點(diǎn) D， 完成數(shù)據(jù)傳輸。域間網(wǎng)關(guān)利用“存儲 轉(zhuǎn)發(fā)”的模式工作，當(dāng)去往目標(biāo) DTN域的鏈路存在時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)消息，否則，將消息存儲在本地持久存儲器中等待可用鏈路。該架構(gòu)非常靈活，既保證了各層的共性，又避免非法使用其他層。機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中一般不存在從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的端到端的連接，因此束會存儲在中繼節(jié)點(diǎn)上并等待合適機(jī)會進(jìn)行傳輸。通過監(jiān)管傳送，可以保證端到端的可靠性。當(dāng)目的地收到該束時(shí)，認(rèn)為該束傳遞成功。 服務(wù)分類 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁 共 57 頁 按重要性不同，束層引入了三類服務(wù)： 大塊束（ bulk bundles），只需要較小的投入，當(dāng)有資源可用時(shí)就可以提供這種服務(wù)； 正常束（ normal class bundles），比大塊束優(yōu)先級要高，但比“加快束”（ expedited bundles）優(yōu)先級要低； 加快束，這類服務(wù)只是針對來自同一個(gè)端點(diǎn)的束而言，例如：當(dāng)大塊束與加快束來自不同的端點(diǎn)時(shí)，即使加快束比大塊束優(yōu)先級高，但大塊束仍有可能比加快 束先傳遞。 動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)? 機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的相互連通性構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 對等性 機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)可以直接互通，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都相同，無主從之分，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠支持邏輯上的自發(fā)自收，即節(jié)點(diǎn)直接的來去雙向鏈路都相同。并且由于各個(gè)節(jié)點(diǎn)分布式競爭使用信道，使得每個(gè)移動節(jié)點(diǎn)實(shí)際使用的帶寬遠(yuǎn)小于物理層所提供的最大傳輸速率。傳統(tǒng)的MANET假設(shè)網(wǎng)絡(luò)是全連通的，節(jié)點(diǎn)的移動對路由層以上的協(xié)議是“屏蔽”的。 獨(dú)立同分布的理論移動模型 許多學(xué)者研究了 3個(gè)經(jīng)典的獨(dú)立同分布移動模： Random Way Point[8](RWP) Random Walk(RW)和 Random Direction[9](RD)。文獻(xiàn) [10]推導(dǎo)出 RW模型下期望相遇間隔時(shí)間的分布也服從指數(shù)分布，而文獻(xiàn) [11]推導(dǎo)了 RD模型和 RWP模型下的期望相遇間隔時(shí) 間分布，并證明了 RWP和 RD模型下相遇時(shí)間和相遇間隔時(shí)間的尾部分布是無記憶的。文獻(xiàn) [2]通過分析文獻(xiàn) [13]中的數(shù)據(jù)集發(fā)現(xiàn)，實(shí)際節(jié)點(diǎn)的移動具有社區(qū)特性，節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)間服從近似的冪律分布，而不是根據(jù)經(jīng)典移動模型推導(dǎo)出的指數(shù)分布，這些成果證實(shí)了傳統(tǒng)的移動模型并不一定適用于實(shí)際節(jié)點(diǎn)的移動特征，但研究人員在對于使用何種分布的移動模型問題上一直存在爭議 。該模型 下的節(jié)點(diǎn)并不是隨機(jī)選取移動位置，而是考慮了 3種情況來決策下一步移動位置： 1)節(jié)點(diǎn)偏好，節(jié)點(diǎn)比其他節(jié)點(diǎn)更傾向于去往某個(gè)特定位置或遇到特定節(jié)點(diǎn) 。 Spyropoulos 等人 [18,19]提出了時(shí)變的社區(qū)移動模型，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作周期由正常移動周期和集中移動周期組成，每個(gè)周期內(nèi)，節(jié)點(diǎn)隨機(jī)選擇一個(gè)社區(qū)作為它的本地社區(qū)。例如，在集中移動周期內(nèi)，節(jié)點(diǎn)訪問本地社區(qū)的概率較高。 Ahlswede等人于 2022年提出了網(wǎng)絡(luò)編碼概念，指出對組播網(wǎng)絡(luò)中的某些節(jié)點(diǎn)附加額外的編碼操作能使源與組播成員間達(dá)到最大流最 小割心的組播速率。 網(wǎng)絡(luò)編碼的基本思想是使網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)不僅具有存儲轉(zhuǎn)發(fā)的功能，他們還能夠打若干個(gè)待轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行編碼壓縮成一個(gè)數(shù)據(jù)包，然后轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的接收節(jié)點(diǎn)，并且以足夠大的概率保證它的接收節(jié)點(diǎn)能夠順利地解碼恢復(fù)出原始的數(shù)據(jù)中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 10 頁 共 57 頁 包，從而減少傳輸次數(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，降低網(wǎng)絡(luò)延遲。當(dāng)信宿 Y 收到 b1 和 b1 + b2后，通過逆過程的譯碼操作 b1 + (b 1 + b 2)就能恢復(fù)出信源 S 發(fā)出的 b2，這樣使得信宿 Y 同時(shí)收到了 b1 和 b2。 圖 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 圖 普通的存儲轉(zhuǎn)發(fā) 圖 運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)編碼 從上述實(shí)例可以看出，基于網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)分發(fā)的具體實(shí)施過程是：具備編碼條件的中間節(jié)點(diǎn)（比如該節(jié)點(diǎn)的入度至少為 2，如圖 W 就具備編碼條件，節(jié)點(diǎn) T， U 和 X 等則不具備編碼條件，只能執(zhí)行存儲和轉(zhuǎn)發(fā)操作）對接收到的數(shù)據(jù)信息按照一定方式的處理（編碼），然后傳輸給下一級的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，收到信息的下一級節(jié)點(diǎn)如果具備編碼條件，又對其接收的信息按照同樣的方式進(jìn)行中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 11 頁 共 57 頁 處理和傳輸，如此反復(fù)，直到所有經(jīng)過處理后的信息都匯聚到信宿節(jié)點(diǎn)為止。如果網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對信息進(jìn)行操作的系數(shù)是隨機(jī)選取的，則稱為隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼；如果是通過算法確定出來的，則稱為確定性網(wǎng)絡(luò)編碼。目前，網(wǎng)絡(luò)編碼與覆蓋網(wǎng)絡(luò)（ Overlay Network）和無線網(wǎng)絡(luò)（ Wireless Network）等相結(jié)合的研究取得了重要的進(jìn)展，被認(rèn)為是網(wǎng)絡(luò)編碼最有可能被首先應(yīng)用的領(lǐng)域。 CodedStream 也是在網(wǎng)絡(luò)中較早進(jìn)行了基于網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)分發(fā)的嘗試 [71]， CodedStream 是一個(gè)基于 P2P 模式的，面向高帶寬流媒體的數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)。應(yīng)用層組播中的數(shù)據(jù)分發(fā)由客戶端主機(jī)實(shí)現(xiàn)的，端主機(jī)具有一定的計(jì)算能力，這為網(wǎng)絡(luò)編碼提供了良好的應(yīng)用環(huán)境。但是在傳輸遲延和信息冗余等方面不夠理想。具體來說，網(wǎng)絡(luò)編碼除了提升無線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量，還可以減少數(shù)據(jù)包的傳播次數(shù)，降低無線發(fā)送能耗。 J. Yuan提出了一種利用網(wǎng)絡(luò)編碼來優(yōu)化信息流的路由方法 [21]，以此來提升Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)分發(fā)的效率。 相對于 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)密度較大，移動性不強(qiáng)，通常運(yùn)行在無人值守的惡劣甚至危險(xiǎn)的遠(yuǎn)程環(huán)境中，能源無法替代，設(shè)計(jì)有效的策略延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心問題。在 COPE 協(xié)議中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)對傳輸媒體進(jìn)行偵聽，獲得它的鄰居節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息，決定進(jìn)行編碼的機(jī)會，并在本地的 FIFO緩存結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行編碼，然后進(jìn)行基 于機(jī)會的路由。另外，文件共享是無線網(wǎng)狀網(wǎng)的一種典型應(yīng)用，為了評估網(wǎng)絡(luò)編碼對該應(yīng)用的影響， Hamra 等 [64]在理想化MAC協(xié)議基礎(chǔ)上開發(fā)了特定的仿真平臺，分別比較了服務(wù)時(shí)間等性能在節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)、盲轉(zhuǎn)發(fā)（ Blind Forwarding）和選擇性轉(zhuǎn)發(fā)（ Selective Forwarding）情況下的表現(xiàn)。假設(shè) Server 節(jié)點(diǎn)（存放原始文件的服務(wù)器）需分發(fā)某文件給 Peer A，首先 Server將該文件分割成 n 個(gè)文件塊（ Block），即 B1， B2， B3.....Bn，如果使用網(wǎng)絡(luò)編碼，則 Server 節(jié)點(diǎn)從有限域中選擇 n 個(gè) 系 數(shù) C11,C12.....C1n 構(gòu)成編碼向量（ Encoding Vector)c1 =[C11,C12.....C1n ]，并利用該向量對分割后的文件塊進(jìn)行有限域中的線性運(yùn)算。對 Peer B收到的 E 39。由于采用隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼總能保證矩陣 C以接近1的概率滿秩，基于隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼和圖 所示的原理模型，文獻(xiàn) [25]構(gòu)建了一種網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)分發(fā)的原型系統(tǒng)： Avalanche。 NS2提供了在無線或有線網(wǎng)絡(luò)上的 TCP、 路由、多播等多種協(xié)議的模擬。 NS2使用兩種編程語言， OTcl（具有面向?qū)ο筇匦缘?Tcl腳本程序設(shè)計(jì)語言）和 C++，它底層的模擬引擎主要由 C++編寫，同時(shí)利用麻省理工學(xué)院的面向?qū)ο蟮墓ぞ呙钫Z言 OTcl 作為模擬時(shí)的命令和配置接口語言。圖 NS2架構(gòu)圖 ， 描述了 Tcl、 OTcl和 TclCL之間的關(guān)系。 場景生成 NS 中自帶了流最場景生成文件和運(yùn)動場景 cbrgen 生成文件 setdest， 讓使用更加方便，當(dāng)然也支持用戶按照自己的實(shí)際需要編寫場景及運(yùn)動文件腳本。利用 NS已有的網(wǎng)絡(luò)元素實(shí)現(xiàn)仿真，無需修改 NS本身 , 只需編寫 OTcl 腳本。首先配置模擬網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，此時(shí)可以確定鏈路的基本特性，如延遲、帶寬和丟失策略等。 NS 通過 Trace 文件來保存整個(gè)模擬過程。 對 Trace 文件進(jìn)行分析，得出有用的數(shù)據(jù)。配置好屬性以后 再創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)，這是創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的基本方式，如需創(chuàng)建不同的節(jié)點(diǎn)則重新配置屬性以后再創(chuàng)建。該工具所在的目錄為 ~ns/indeputils/cmuscengen/，使用方法如下： ns [type cbr/tcp] [nn nodes] [seed seed] [mc connections] [rate rate] 其中各種參數(shù)的含義如下： type：選擇 tcp表示生成 tcp流，選擇 cbr表示生成 cbr流； nn： nodes 表示節(jié)點(diǎn)數(shù)目； seed： seed 表示指定隨機(jī)種子； 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 19 頁 共 57 頁 mc： connections 表示節(jié)點(diǎn)間的最大連接數(shù)； rate： rate 表示每個(gè)連接間的數(shù)據(jù)流的速率； 在使用 cbrgen 設(shè)置節(jié)點(diǎn)數(shù) n時(shí)，節(jié)點(diǎn)的編號是從 node_(1)到 node_(n)。執(zhí)行 make命令生成可執(zhí)行文件以后，若沒有將 setdest命令添加到 linux系統(tǒng)環(huán)境變量中，則應(yīng)在使用 setdest中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 20 頁 共 57 頁 時(shí)需要指定路徑全稱或在 ~ns/indeputils/cmuscengen/setdest 目錄下使用，而且要在 setdest 前面加“ ./”。 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 21 頁 共 57 頁 OTcl 腳本中可以對節(jié)點(diǎn)、鏈路、隊(duì)列、和 Agent 等對象進(jìn)行動畫顯示方面的屬性控制， nam動畫顯示的命令如下： 節(jié)點(diǎn) $node color [color] 設(shè)定節(jié)點(diǎn)的顏色 $node shape [shape] 設(shè)定節(jié)點(diǎn)的形狀 $node label [label] 設(shè)定節(jié)點(diǎn)的名稱 $node labelcolor [color] 設(shè)定節(jié)點(diǎn)顯示名稱的顏色 $node labelat [ldirection] 設(shè)定節(jié)點(diǎn)名稱的顯示位置 鏈路和隊(duì)列 $ns duplexlinkop attribute value 其中 attribute 的值可以是 orient、 color、 queuePos 和 label。 Trace 文件 格式 Trace文件是在模擬過程中生成的記錄模擬每一個(gè)分組調(diào)度事件的文件，一次模擬生成的信息基本上全體現(xiàn)在 Trace文件中。 （ 3） From node：發(fā)送分組的源節(jié)點(diǎn) id。 （ 7） Flags：標(biāo)志項(xiàng)。 （ 11） Seq num: 分組的序列號。 (3) Node：事件發(fā)生的節(jié)點(diǎn) id。 (7) Pkt type：分組的類型。 (11) [IP Info]: IP 層的信息。 在分析網(wǎng)絡(luò)的傳輸時(shí)延時(shí)，一般都統(tǒng)計(jì)平均傳輸時(shí)延 D ????n1 )(DN1Di i 公式（ ） 即統(tǒng)計(jì) Trace腳本中 N個(gè)分 組的平均傳輸時(shí)延。 im，表示計(jì)算從第 m個(gè)分組到底 i個(gè)分組的吞吐量，特別的，若取 m=1 則是計(jì)算平均吞吐量。對記錄中字段的提取可以采用字段變量“ $1， $2， $3.....”等， gawk讀入記錄后已自動把字段值存入字段變量。gawk依照此方式處理輸入檔案的每一條記錄知道輸入檔案結(jié)束。 使用 xgraph 繪圖 Xgraph 是 NS2 自帶的一個(gè)小巧的繪圖工具，是一個(gè)根據(jù)兩列數(shù)據(jù)生成平面圖形的繪圖工具，它還可以根據(jù)數(shù)據(jù)文件里的數(shù)據(jù)繪制出相應(yīng)的圖形。 options 可 以設(shè)定相關(guān)參數(shù)，包括繪圖的顏色、輸出圖形文件的格式、圖形的標(biāo)題等。 } 定義結(jié)束過程，關(guān)閉 Trace文件盒 NAM顯示文件，模擬結(jié)束時(shí)調(diào)用 proc finish {} { global ns tracefd namtrace 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 31 頁 共 57 頁 $ns flushtrace close $tracefd close $namtrace exit 0 } 模擬結(jié)束時(shí)調(diào)用結(jié)束過程 $ns at $val(stop) finish $ns at $val(stop) puts \NS EXISTING..