【正文】 table for the case with heavy load. When the topology changes frequently, we can reduce resources cost for route maintenance with ondemand routing protocol which cannot content the requirements of realtime businesses. Key words: Ad Hoc。 無(wú)線自組網(wǎng) （ Ad Hoc） 作為移動(dòng)計(jì)算 機(jī)網(wǎng)絡(luò) 的一種特殊形式，不依賴于固定網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，網(wǎng)絡(luò)組織靈活，節(jié)點(diǎn)不會(huì) 因?yàn)橐苿?dòng)到基站發(fā)射距離之外而要越區(qū)切換，加上其具有生存性極強(qiáng)、 創(chuàng)建與移動(dòng)極為方便的特點(diǎn)，彌補(bǔ)了蜂窩系統(tǒng)與有線網(wǎng)絡(luò)的不足，在許多 特殊情況下有著不可替代的作用，廣泛應(yīng)用于國(guó)防戰(zhàn)備、災(zāi)難援助、法律執(zhí)行等無(wú)法得到有線網(wǎng)絡(luò)支持或某些只是臨時(shí)需要通信但建立有線通信網(wǎng)絡(luò)代價(jià)太大的環(huán)境 [1]。 4 自 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái) ，國(guó)內(nèi)的一些大學(xué)和研究所也開(kāi)始關(guān)注無(wú)線自組網(wǎng)技術(shù)，并對(duì)它進(jìn)行了一些研究，如解放軍理工大學(xué)、清華大學(xué)等。 （ 4） 在已構(gòu)建的仿真平臺(tái)上實(shí)現(xiàn) 路由協(xié)議 DSDV、 DSR、 AODV 基于 TCP連接 的仿真。 1991 年成立的 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)采用了 “ Ad Hoc” 一詞來(lái)描述這種特殊的自組織對(duì)等式多跳移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)， 無(wú)線自組網(wǎng) 就此誕生。 （ 4） 無(wú)中心且所有節(jié)點(diǎn)地位平等：節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)加入 或 離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，任意節(jié)點(diǎn)故障不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，是一個(gè)無(wú)中心結(jié)構(gòu) 的 對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)，抗毀性強(qiáng)。分散的傳感器通過(guò) 無(wú)線自組網(wǎng) 技術(shù)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)傳感器之間和與控制中心之間的通信。、藍(lán)牙 (Bluetooth)和超寬帶 (LJwB:ultrawideband)等規(guī)范都是具體的物理層協(xié)議。然 而，由于無(wú)線鏈路的不穩(wěn)定，傳統(tǒng)的有線網(wǎng)傳輸層協(xié)議，在無(wú)線環(huán)境下性能下降明顯，所以必須改進(jìn)。它也是目前網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)模擬軟件之一?？紤]效果和操作便利等因素， NS 將數(shù)據(jù)通道和控制通道的實(shí)現(xiàn)相分離。表 和表 是不同平臺(tái)對(duì) NS 的支持情況。 Pc+Linux 優(yōu)點(diǎn)：源代碼開(kāi)放，界面友好，網(wǎng)絡(luò)功能豐富，較穩(wěn)定。 目前 NS2 支持四種事件調(diào)度器，分別為鏈表式（ linkedlist）、堆式（ heap）、時(shí)間隊(duì)列式（ calendar）和實(shí)時(shí)（ realtime）調(diào)度器，其中時(shí)間隊(duì)列式為默認(rèn)的事件調(diào)度器。 （ 6） NS 對(duì)象 (NsObject)： NsObject 是所有網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的基類，包括節(jié)點(diǎn) 、鏈路、代理，業(yè)務(wù)記錄 (Trace)和數(shù)據(jù)源等。 （ 3）模擬結(jié)果分析：結(jié)果分析是真正體現(xiàn)模擬工作成效的重要一環(huán)，模擬結(jié)果分析主要是對(duì) trace 文件進(jìn) 行分析。第二類是按需驅(qū)動(dòng)（ OnDemand Driven）的路由協(xié)議，包括路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)兩個(gè)過(guò)程。標(biāo)有更大序列號(hào)的路由信息總是被接收。為避免路由循環(huán)，每一個(gè)路由分組中都包括一個(gè) sequence ID（ SID）作為唯一標(biāo)識(shí)，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)收到一個(gè) SID 比它當(dāng)前保留的 SID 小的數(shù)據(jù)包，表明該數(shù)據(jù)包是過(guò)時(shí)的，它將不予處理，而是簡(jiǎn)單的丟棄。具體過(guò)程如下：源節(jié)點(diǎn) S 將使用洪泛法發(fā)送路由請(qǐng)求消息（ RREQ）， RREQ 包含源和目的節(jié)點(diǎn)地址以及唯一的標(biāo)志號(hào)，中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā) RREQ，并附上自己的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)。 路由協(xié)議性能評(píng)標(biāo)準(zhǔn) 主要包括以下幾個(gè)方面的指標(biāo) [8]： （ 1）丟包率：網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸是以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包的形式進(jìn)行的，理想狀態(tài)下發(fā)送了多少數(shù)據(jù)分組就能接收多少數(shù)據(jù)分組，但是由于信號(hào)衰減、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量等諸多因素影響下，可能產(chǎn)生數(shù)據(jù)分組丟失。移 動(dòng)節(jié)點(diǎn)是由基本的節(jié)點(diǎn)再加上無(wú)線和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)所需要的一些功能構(gòu)成，它能夠在給定的拓?fù)浞秶鷥?nèi)移動(dòng)，可以通過(guò)無(wú)線信道接收和傳送無(wú)線信號(hào)。這樣的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)就在一個(gè) Z=0 的二維平面中 運(yùn)動(dòng)。后來(lái)這項(xiàng)工具漸漸流行開(kāi)，并且得到其他個(gè)人和組織的繼續(xù)改進(jìn)和完善。 （ 4） Trace 名稱：共有三種不同的類型，分別為： RTR：路由器 Trace； AGT：代理 Trace； MAC： MAC 層 Trace。 （ 13） MAC 層封裝的分組類型。 gawk 包含 awk 的所有功能。相關(guān)參數(shù)設(shè)置： 21 gnuplot set xrange [{xmin： xmax}] 設(shè)置 X 軸的起點(diǎn)和終點(diǎn) gnuplot set yrange [{ymin： ymax}] 設(shè)置 Y 軸的起點(diǎn)和終點(diǎn) gnuplot set title ―name of the graph‖ 設(shè)置整個(gè)圖的標(biāo)題 gnuplot set xlabel ―name of the X axis‖ 設(shè)置 X 軸的標(biāo)題 gnuplot set ylabel ―name of the Y axis‖ 設(shè)置 Y 軸的標(biāo)題 gnuplot plot ?filename1‘ with linespoints, ?filename2‘ with linespoints…… 仿真 結(jié)果分析 nam演示 “ 節(jié)點(diǎn)變化 ” 運(yùn)行場(chǎng)景 和 “ 移動(dòng)速度變化 ” 的運(yùn)行場(chǎng)景分別如圖 、圖 所示。這是因?yàn)?DSR 采用了源路由算法，其路由緩存中有多條 去往目的地的路由，當(dāng)主路由中斷不通時(shí)，可以從路由緩存里的信息迅速找到或建立另外到目的地的路由。 結(jié) 論 本論文主要論述了無(wú)線自組網(wǎng)路由協(xié)議的研究和使用 NS2 的仿真工作。 在拓?fù)渥兓l繁 的 無(wú)線自組 網(wǎng)環(huán)境中，采用按需路由協(xié)議 可減少實(shí)時(shí)路由維護(hù)的信道資源消耗 ；在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境中，如果業(yè)務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高時(shí)，應(yīng)盡量采用表驅(qū)動(dòng)方式的路由協(xié)議 。另外，還要感謝我的同組同學(xué)對(duì)我的關(guān)心和幫助，我的每一個(gè)進(jìn)步都是和他們的幫助 是 緊密相連的。 另外， QoS 路由已經(jīng)成為一個(gè)非常重要的研究領(lǐng)域，而無(wú)線自組網(wǎng)的 QoS 路由是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的前沿性研究課題。對(duì)移動(dòng)自組網(wǎng)中路由協(xié)議進(jìn)行研究是確保該網(wǎng)絡(luò)能否運(yùn)行的關(guān)鍵。 AODV和 DSR 由于都屬按需路由協(xié)議，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模變大時(shí)，需要 頻繁 發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程來(lái)發(fā)現(xiàn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由，因此將產(chǎn)生較大的路由建立時(shí)延，路由偵聽(tīng)開(kāi)銷變大。不同的是 DSDV 協(xié)議借助周期廣播來(lái)維護(hù)路由信息，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)路由，它們的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)分組時(shí)，只 表 三種路由協(xié)議的定性比較 DSDV DSR AODV 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 平面 平面 平面 算法類型 距離矢量 源路由 距離矢量 分組轉(zhuǎn)發(fā) 逐跳 源路由 逐跳 選擇路由原則 最短路徑 最短路徑 最短路徑 多跳維護(hù) NO YES NO 周期廣播 YES NO NO 要去往目的節(jié)點(diǎn)的路由存在，所需的時(shí)延就很小，但需要花費(fèi)較大的開(kāi)銷，如果網(wǎng)絡(luò) 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)經(jīng)常改變則更是如此。當(dāng)一條記錄里有符合指定的模式時(shí)， gawk 就會(huì) 執(zhí)行 此條記錄 指定的動(dòng)作（ actions）。 20 （ 18）發(fā)送分組的源 IP 地址：格式為 “ 節(jié)點(diǎn)號(hào) .端口號(hào) ” 。 （ 7）分組的 ID。當(dāng)然，任何其它軟件只要按照 nam 要求的數(shù)據(jù)格式輸出，同樣可以利用 nam 來(lái)進(jìn)行動(dòng)畫演示。 NS2 提供了 setdest 工具用來(lái)隨機(jī)生成無(wú)線網(wǎng) 17 絡(luò)所需要的節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景文件。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口連接到無(wú)線信道上。丟包率的計(jì)算公式 見(jiàn)式（ ）。此外，中間節(jié)點(diǎn)也可以使用路由緩存技術(shù)（ Routing Cache）來(lái)對(duì)協(xié)議作進(jìn)一步優(yōu)化。 源節(jié)點(diǎn)移動(dòng)后會(huì)重新啟動(dòng)路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程，中間節(jié)點(diǎn)移動(dòng)，那么其鄰居節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)現(xiàn)鏈路失效并向上游節(jié)點(diǎn)發(fā)送鏈路失效消息（ RERR），一直傳到源節(jié) 點(diǎn)，然后源節(jié)點(diǎn)重新發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)，或者也可以由發(fā)現(xiàn)鏈路失效的節(jié)點(diǎn)自己發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)，此稱為自修復(fù)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須周期性地與鄰節(jié)點(diǎn)交換路由信息，當(dāng)然也可以根據(jù)路由表的改變來(lái)觸發(fā)路由更新。它不需要花費(fèi)資源來(lái)維護(hù)無(wú)用的路由，但路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程比較昂貴而且不可預(yù)測(cè) [6]。如何迅速準(zhǔn)確地選擇到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路由，是 無(wú)線自組 網(wǎng)的一個(gè)重要和核心的問(wèn)題。 （ 7）匹配器類 (Matcher)：匹配器類用來(lái)標(biāo)識(shí)有實(shí)例對(duì)象生成的類，用戶給出標(biāo)識(shí)匹配 器 類的關(guān)鍵字，匹配 器 類返回相應(yīng)的新建對(duì)象。 （ 3）節(jié)點(diǎn)（ Node）：節(jié)點(diǎn)是對(duì)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中分布在不同地理位置的主機(jī)、交換機(jī)、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的統(tǒng)一抽象，是構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一個(gè)重要組成部分。 可選用 from all the pieces 或 allinone方式安裝，較為簡(jiǎn)單。 9 表 綜合比較 Windows 和 Linux 對(duì) NS2 的支持情況 平臺(tái)特點(diǎn) 安裝過(guò)程 模塊支持 使用過(guò)程 Pc+Windows 優(yōu)點(diǎn)：界面友 好，人性化設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)及硬件支持良好，應(yīng)用程序豐富。 NS2 可以說(shuō)是 OTcl 的腳本解 釋器，它包含模擬事件高度器、網(wǎng)絡(luò)組件對(duì)象庫(kù)等。 NS2 一直以來(lái)都在吸收全世 8 界各地研究者的成果 [4]。在實(shí)際實(shí)施的時(shí)候，可以采用各種各樣的應(yīng)用層協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，比如 WAP(無(wú)線應(yīng)用協(xié)議 )協(xié)議等。其分為邏輯鏈路控制子層 (LLC)和媒介訪問(wèn)子層 (MAC)。 （ 4）移動(dòng)會(huì)議：在室外臨時(shí)環(huán)境中，工作團(tuán)體的所有成員可以通過(guò) 無(wú)線自組網(wǎng) 方式組成一個(gè)臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)來(lái)協(xié)同完成一項(xiàng)大的任務(wù)，或協(xié)同完成某個(gè)計(jì)算任務(wù)。 無(wú)線自組網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域 由于 無(wú)線自組網(wǎng) 的特殊性，它適合用于無(wú)法或不便預(yù)先鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的場(chǎng)合，以及其他需要快速自動(dòng)組網(wǎng)的場(chǎng)合等。 無(wú)線自組網(wǎng)的特征 無(wú)線自組網(wǎng)由一組帶有無(wú)線通信收發(fā)裝置的移動(dòng)終端節(jié)點(diǎn)組成，網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)終端可以自由移動(dòng)且 地位相等，是一個(gè)多跳、臨時(shí)、無(wú)中心網(wǎng)絡(luò)，因此它具有以下主要特征： （ 1） 自組織：即網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)無(wú)需依賴于任 何預(yù)先架設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。 2 無(wú)線自組網(wǎng) 無(wú)線自組網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展 “ Ad Hoc” 一詞來(lái)源于拉丁語(yǔ)，意思是 “ 專用的、特定的 ” 。 本課題研的研究 內(nèi)容 和方法 作為一種特殊無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，路由協(xié)議是其重要的組成部分，也是研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。隨著無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)研究的發(fā)展和相關(guān)產(chǎn)品的成熟，無(wú)線自組網(wǎng)必將越來(lái)越受到人們的重視，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛，因而具有廣泛的研究?jī)r(jià)值與發(fā)展前景，給民用產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)也帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。 simulate。它不需要 現(xiàn)有信息基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的支持，可以在任何時(shí)候、任何地點(diǎn)快速構(gòu)建。 本科畢業(yè)論文 基于 NS2 的無(wú)線自組網(wǎng)路由協(xié)議的研究與仿真 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名： 二○一○ 年 五 月 二十 日 目 錄 摘 要 ..................................................................................................................... 1 關(guān)鍵詞 ..................................................................................................................... 1 Abstract.................................................................................................................. 2 Key words .............................................................................................................. 2 1 緒論 ............................................................................................................................ 3 課題研究的背景 .............................................................................................. 3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .............................................................................................. 3 本課題研的研究?jī)?nèi)容和方法 .....................................................