【正文】 } 定義結(jié)束過程，關(guān)閉 Trace文件盒 NAM顯示文件，模擬結(jié)束時調(diào)用 proc finish {} { global ns tracefd namtrace 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 31 頁 共 57 頁 $ns flushtrace close $tracefd close $namtrace exit 0 } 模擬結(jié)束時調(diào)用結(jié)束過程 $ns at $val(stop) finish $ns at $val(stop) puts \NS EXISTING...\。 使用 xgraph 繪圖 Xgraph 是 NS2 自帶的一個小巧的繪圖工具，是一個根據(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。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。 在分析網(wǎng)絡(luò)的傳輸時延時，一般都統(tǒng)計平均傳輸時延 D ????n1 )(DN1Di i 公式（ ） 即統(tǒng)計 Trace腳本中 N個分 組的平均傳輸時延。 (7) Pkt type：分組的類型。 （ 11） Seq num: 分組的序列號。 （ 3） From node：發(fā)送分組的源節(jié)點 id。 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 21 頁 共 57 頁 OTcl 腳本中可以對節(jié)點、鏈路、隊列、和 Agent 等對象進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 $node color [color] 設(shè)定節(jié)點的顏色 $node shape [shape] 設(shè)定節(jié)點的形狀 $node label [label] 設(shè)定節(jié)點的名稱 $node labelcolor [color] 設(shè)定節(jié)點顯示名稱的顏色 $node labelat [ldirection] 設(shè)定節(jié)點名稱的顯示位置 鏈路和隊列 $ns duplexlinkop attribute value 其中 attribute 的值可以是 orient、 color、 queuePos 和 label。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)點數(shù)目； seed： seed 表示指定隨機種子； 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 19 頁 共 57 頁 mc： connections 表示節(jié)點間的最大連接數(shù)； rate： rate 表示每個連接間的數(shù)據(jù)流的速率； 在使用 cbrgen 設(shè)置節(jié)點數(shù) n時，節(jié)點的編號是從 node_(1)到 node_(n)。 對 Trace 文件進行分析，得出有用的數(shù)據(jù)。首先配置模擬網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，此時可以確定鏈路的基本特性，如延遲、帶寬和丟失策略等。 場景生成 NS 中自帶了流最場景生成文件和運動場景 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際需要編寫場景及運動文件腳本。 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)計語言）和 C++，它底層的模擬引擎主要由 C++編寫，同時利用麻省理工學(xué)院的面向?qū)ο蟮墓ぞ呙钫Z言 OTcl 作為模擬時的命令和配置接口語言。由于采用隨機網(wǎng)絡(luò)編碼總能保證矩陣 C以接近1的概率滿秩，基于隨機網(wǎng)絡(luò)編碼和圖 所示的原理模型，文獻 [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。假設(shè) Server 節(jié)點（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 個文件塊（ Block），即 B1， B2， B3.....Bn，如果使用網(wǎng)絡(luò)編碼，則 Server 節(jié)點從有限域中選擇 n 個 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行有限域中的線性運算。在 COPE 協(xié)議中，每個節(jié)點對傳輸媒體進行偵聽，獲得它的鄰居節(jié)點的狀態(tài)信息，決定進行編碼的機會，并在本地的 FIFO緩存結(jié)構(gòu)內(nèi)進行編碼，然后進行基 于機會的路由。 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。但是在傳輸遲延和信息冗余等方面不夠理想。 CodedStream 也是在網(wǎng)絡(luò)中較早進行了基于網(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)。如果網(wǎng)絡(luò)節(jié)點對信息進行操作的系數(shù)是隨機選取的，則稱為隨機網(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。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 同時收到了 b1 和 b2。 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)點附加額外的編碼操作能使源與組播成員間達到最大流最 小割心的組播速率。 Spyropoulos 等人 [18,19]提出了時變的社區(qū)移動模型，每個節(jié)點的工作周期由正常移動周期和集中移動周期組成，每個周期內(nèi)，節(jié)點隨機選擇一個社區(qū)作為它的本地社區(qū)。文獻 [2]通過分析文獻 [13]中的數(shù)據(jù)集發(fā)現(xiàn)，實際節(jié)點的移動具有社區(qū)特性，節(jié)點相遇時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，這些成果證實了傳統(tǒng)的移動模型并不一定適用于實際節(jié)點的移動特征，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 。 獨立同分布的理論移動模型 許多學(xué)者研究了 3個經(jīng)典的獨立同分布移動模： Random Way Point[8](RWP) Random Walk(RW)和 Random Direction[9](RD)。并且由于各個節(jié)點分布式競爭使用信道，使得每個移動節(jié)點實際使用的帶寬遠小于物理層所提供的最大傳輸速率。 動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)拓撲 機會網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點間的相互連通性構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)。當(dāng)目的地收到該束時，認為該束傳遞成功。機會網(wǎng)絡(luò)中一般不存在從源節(jié)點到目的節(jié)點的端到端的連接，因此束會存儲在中繼節(jié)點上并等待合適機會進行傳輸。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。從本質(zhì)上來看，機會網(wǎng)絡(luò)否定了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€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。 機會網(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)點一般并不丟棄數(shù)據(jù)包，相反節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)一般采用“存儲一攜帶一轉(zhuǎn)發(fā)”的模式， 傳統(tǒng)的機會網(wǎng)絡(luò)中，中間節(jié)點只進行數(shù)據(jù)的存儲與轉(zhuǎn)發(fā)操作，但是運用網(wǎng)絡(luò)編碼的機會網(wǎng)絡(luò)中，中間節(jié)點可以對接收到的數(shù) 據(jù)塊進行隨機線性組合編碼，可以增大單次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。之后，隨機線性網(wǎng)絡(luò)編碼被應(yīng)用于各個方面的研究，用于提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量、能量利用效率。 經(jīng)過近幾年的發(fā)展，機會網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究與應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的進展，但是，總體而言目前相關(guān)研究還處于一個剛起步的初級階段。中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 1 頁 共 57 頁 1 引言 研究問題現(xiàn)狀 近年來，無線通信技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，新技術(shù)不斷出現(xiàn)，其中移動通信系統(tǒng)的 3G 技術(shù)已經(jīng)進入應(yīng)用普及階段，并朝第四代通信系統(tǒng)方向演進。隨著移動應(yīng)用業(yè)務(wù)的增加以及機會網(wǎng)絡(luò)商業(yè)化，機會網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的全面應(yīng)用與深入仍然要解決很多極具挑戰(zhàn)性的問題，如復(fù)雜環(huán)境下的路由、數(shù)據(jù)時延與網(wǎng)絡(luò)開銷均衡問題、移動狀態(tài)下網(wǎng)絡(luò)可靠 性以及安全問題等等。 網(wǎng)絡(luò)編碼徹底改變了通信網(wǎng)絡(luò)中信息 處理和信息傳輸?shù)姆绞剑徽J為是進入 21 世紀(jì)后信息處理和信息傳輸研究領(lǐng)域上最重要的理論成果之一。 隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的日趨龐大、各種網(wǎng)絡(luò)方案和協(xié)議日趨復(fù)雜，分析、實驗和仿真等方法成為了當(dāng)前進行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的有效手段。機會網(wǎng)絡(luò)中的相遇（ contact）概念是指節(jié)點之間發(fā)生的一次聯(lián)系。機會網(wǎng)絡(luò)可以看成是具有一般 DTN 網(wǎng)絡(luò)特征的無線自組網(wǎng)。一個束必須包含的信息有：源端地址、目的端地址、起始時間、束的生存時間、數(shù)據(jù)長度及服務(wù)類型等。EID可以類比于 DNS（ Domain Name System）中的統(tǒng)一資源標(biāo)識（ URI， Uniform Resource Identifier），并且與路由或拓撲組織結(jié)構(gòu)沒有必然聯(lián)系。由于機會網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點可以以隨機的速度和方式移動，加上發(fā) 射功率的變化，以及無線信道的干擾大小不斷變化等因素，節(jié)點間通過無線通信形成的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)可能隨時發(fā)生變化，而且變化的方式和速度都是難以預(yù)料的。 能量受限 機會網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的移動節(jié)點一般需要依靠電池 來提供能量，因此，節(jié)省功率將使自組網(wǎng)技術(shù)中一個需要高度重視的問題。這些模型下的節(jié)點相遇特征可用兩個參數(shù)來刻畫：相遇時間 (meeting time，簡稱 MT)和相遇間隔時間 (inter meeting time，簡稱 IMT)。文獻 [16]試圖統(tǒng)一這兩種類型的移動模型，作者從理論上推導(dǎo)出在一個有限邊界的移動空間中，節(jié)點相遇間隔時間服從指數(shù)分布，如果去掉有限邊界的條件，按照 RW模型移動的節(jié)點相遇間隔就與統(tǒng)計觀察到的結(jié)果相一致，服從近似冪律分布。節(jié)點在每個周期都有兩種移動狀態(tài)， Local epoch和 Roaming epoch。網(wǎng)絡(luò)編碼一經(jīng)提出便引起了國際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，其理論和應(yīng)用已成為通信領(lǐng)域研究的新熱點．網(wǎng)絡(luò)編碼在提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量、改善負載均衡、減小傳輸延遲、節(jié)省節(jié)點能耗、增強網(wǎng)絡(luò)魯棒性等方面均顯示出其優(yōu)越性，可廣泛應(yīng)用于 Ad Hoe網(wǎng)絡(luò)，傳感器網(wǎng)絡(luò)、 P2P內(nèi)容分發(fā)、分布式文件存儲和網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域。按照同樣的方式，信宿 Z 也可恢復(fù)出信源發(fā)出的 b1（通過譯碼操作 b 2 + (b 1 + b2)）而同時收到 b1 和 b2。因此，線性網(wǎng)絡(luò)編碼是一種有效的網(wǎng)絡(luò)編碼碼構(gòu)造方式，當(dāng)前具體的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)中均采用線性網(wǎng)絡(luò)編碼作為其碼構(gòu)造方式。它按照編碼網(wǎng)絡(luò)分發(fā)數(shù)據(jù)的特性，在覆蓋網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建一個 Kredundant 路徑圖作為網(wǎng)絡(luò) 拓撲，網(wǎng)絡(luò)編碼被用于圖中“瓶頸”處的數(shù)據(jù)分發(fā)。而且，大多數(shù)情況下，網(wǎng)絡(luò)編碼能將應(yīng)用層組播的吞吐量提升一倍以上。該方法基于一種在網(wǎng)絡(luò)層和物理層平衡鏈路帶寬供需的跨層優(yōu)化策略。 COPE 協(xié)議要求每個節(jié)點利用本地信息各自決定哪些數(shù)據(jù)包需要進行編碼以及如何進行編碼。隨 后， Server 節(jié)點將運算后的編碼信息 E1 = B1 c 11+ B2 c12 + ....+ Bn c1n，分發(fā)中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 14 頁 共 57 頁 給 Peer A 圖 基于隨機線性網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)的原理模型 假設(shè) Peer A 又下載了另外一個編碼信息塊 E2= B1 c 21+ B2 c22 + ....+ Bn c2n，該信息來自 Server 節(jié)點或其它鄰居節(jié)點，當(dāng) Peer B 對 PeerA 發(fā)出下載請求時，PeerA 按照上述同樣的方式在有限域中選擇系數(shù) c 1 , c 2，并對當(dāng)前緩存的編碼信息塊 E1和 E2進行線性組合，將運算結(jié)果 E 39。在 Avalanche 系統(tǒng)中，節(jié)點之間傳輸?shù)男畔⑹前凑丈鲜鲈韺υ嘉募K執(zhí)行隨機網(wǎng)絡(luò)編碼操作后的編碼信息。 一 方面，由于 C++程序運行速度快，并且可以設(shè)計精確、復(fù)雜的算法，可以用于模擬各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 ， 適合于底層的實現(xiàn)。 可 視 化 通過其中的網(wǎng)絡(luò)動畫工具 Nam,以動畫的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)仿真的全過程，讓整個 運動過 程一目了然。 建立協(xié)議代理，包栝端設(shè)備的協(xié)議綁定和通信業(yè)務(wù)量模型的建立。 調(diào)整配置拓撲結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)量模型，重新進行上述模擬過程。 拓撲運動場景生成工具 setdest 拓撲運動場景生成工具 setdest是用來隨機生成無線網(wǎng)所需的節(jié)點運動場景，也即一定數(shù)量的節(jié)點在某一固定大小的矩形區(qū)域中隨機移動。 Orient 指定了鏈路的方向，可以是： right、 left、 down、 rightup、 rightdown、 leftup以及 leftdown。 （ 4） To node：接收分組的目的節(jié)點 id。 （ 12） Pkt id：分組的唯一標(biāo)示符。 (8) Pkt size：分組的大小。 網(wǎng)絡(luò)吞吐量 網(wǎng)絡(luò)的吞吐量（ Throughput） TH 是網(wǎng)絡(luò)性能的一個重要參數(shù)，是指在不丟包的情況下單位時間內(nèi)節(jié)點可以接收的數(shù)據(jù)量，單位是字節(jié)每秒或比特每秒。需要注意的是“ $0”表示所讀取的整條記錄。 一般數(shù)據(jù)文件由兩列數(shù)據(jù)組成，每一列表示圖中的一個點，第一列