【正文】 區(qū)域中的目標(biāo)信息。 （ 2）對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的 QoS 路由進(jìn)行了研究分析，定向擴(kuò)散進(jìn)行了擴(kuò) 展，利用一種新的 QoS 路由算法建立網(wǎng)絡(luò)模型提高網(wǎng)絡(luò)的生存期。通過(guò)仿真，我們可以有效地提高網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)的可靠性和準(zhǔn)確性，降低網(wǎng)絡(luò)投資風(fēng)險(xiǎn)，減少不必要的投資浪費(fèi)。 第三章對(duì) OPNET 的流量建模機(jī)制進(jìn)行了分析與研究。而匯節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)，可以通過(guò) Inter、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星等與監(jiān)控中心通信。 OPNET Modeler的主要特性 OPNET Modeler 的主要特性包含以下幾點(diǎn)： (1)層次化的網(wǎng)絡(luò)模型。 (4)對(duì)協(xié)議編程的全面支持。與傳統(tǒng)的通信網(wǎng) 絡(luò)和移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò) (MANET)有著顯著的不同，其路由協(xié)議不能移用傳統(tǒng)的路由技術(shù)，使得相應(yīng)的研究更具有挑戰(zhàn)性。業(yè)務(wù)對(duì) QoS 度量的要求為 QoS 約束 C=(c1,c2,ck)。另外，能力有限的傳感節(jié)點(diǎn)采用依靠鄰居節(jié)點(diǎn)信息的分布式計(jì)算。 傳統(tǒng) DD 的路徑維護(hù)通過(guò)周期性興趣泛洪和路徑探測(cè)來(lái)進(jìn)行路徑增強(qiáng)或抑制 ,但沒(méi)有提供對(duì)失效節(jié)點(diǎn)的快速修復(fù)，另外對(duì)故障節(jié)點(diǎn)的多次發(fā)送嘗試會(huì)消耗當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的能量并增加了分組的端到端時(shí)延。 DD的性能比較 表 21 上表為采用實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)濾器和盡力而為業(yè)務(wù)濾器的改進(jìn)算法與采用默認(rèn)最小延遲策略的傳統(tǒng) DD 的性能比較，考察了兩類(lèi)網(wǎng)絡(luò)生存期，其中 A 為傳統(tǒng) DD 算法、 B 為只采用實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)濾器的改進(jìn)算法、 C 只采用盡力而為業(yè)務(wù)濾器。如果想要獲得對(duì)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)有指導(dǎo)意義的結(jié)果，那么用于仿真的業(yè)務(wù)源必須能夠正確反映實(shí)際業(yè)務(wù)的統(tǒng)計(jì)特性，因?yàn)?Modeler 就象個(gè)黑箱，如果加載不精確的業(yè)務(wù)，出來(lái)的結(jié)果也就不精確的。仔細(xì)比較可以發(fā)現(xiàn)在 15m30s 到 16m0s 時(shí)段圖 32 與圖 31 存在明顯的區(qū)別。各 辦事處之間是通過(guò)電話(huà)線(xiàn)路連接的，所以非常容易受到線(xiàn)路上的不相關(guān)業(yè)務(wù)的影響。 圖 36 這樣我們就成功地將背景流量加入到網(wǎng)絡(luò)中了。 (1)首先新建一個(gè)工程 。在 OPNET 仿真平臺(tái)之上 進(jìn)行流量模型的建模和仿真， 一般 需要經(jīng)過(guò) 應(yīng)用定義 (Application Definitions)和描述定義 (Profile Definitions)兩個(gè)步驟。其他的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)也都可以通過(guò)搜集統(tǒng)計(jì)量和運(yùn)行仿真來(lái)查看，這里就不鰲述了。河海大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 3 章 OPNET 流量建模機(jī)制 20 圖 33 然后用 10BaseT 鏈路將各個(gè)子網(wǎng)連接起來(lái)。 (2)網(wǎng)絡(luò)性能分析。通過(guò)網(wǎng)管系統(tǒng)的工具讀入流量時(shí)可以設(shè)置讀入流量數(shù)據(jù)的起始、終止時(shí)間等參數(shù)。協(xié)議很好的支持了兩類(lèi)業(yè)務(wù)的不同需求；圖 24 顯示，盡力而為業(yè)務(wù)量的增大顯著提高網(wǎng)絡(luò)生存期，因?yàn)楦嗟膬A向于全網(wǎng)的能耗均衡。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(wú)線(xiàn)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。內(nèi)核、應(yīng)用層、濾器和濾器優(yōu)先級(jí)組合的交互過(guò)程 ,是擴(kuò)展 DD 的基礎(chǔ) 。河海大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 2 章 無(wú)線(xiàn)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。 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(wú)線(xiàn)多跳的無(wú)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(tīng)和處理網(wǎng)絡(luò)事件消息 ， 向網(wǎng)絡(luò)發(fā)布查詢(xún)請(qǐng)求或派發(fā)任務(wù)。 Modeler 可以在仿真中或仿真后顯示模型行為的動(dòng)畫(huà)，使得仿真平臺(tái)具有很好的演示效果。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。 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。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。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。大量的傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織的方式構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)集成了傳感器件、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊。 Ⅲ、進(jìn)度安排： ～ 查閱無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（ WSN）、 OPNET 網(wǎng)絡(luò)仿真及相關(guān)資料 ～ 熟悉 OPNET 仿真平臺(tái) ～ 研究分析無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的 QoS路由算法和 OPNET的流量建 模機(jī) 制，提出一種建立無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)流量模型的方法 ～ 對(duì)所提模型進(jìn)行 OPNET 仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證其有效性 ～ 整理相關(guān)資料，撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，準(zhǔn)備論文答辯 Ⅳ、主要參考資料： 【 1】王文博， 張金文 . OPNET Modeler 與網(wǎng)絡(luò)仿真，人民郵電出版社， 【 2】 孫屹 ， 孟晨 . OPNET 通信仿真開(kāi)發(fā)手冊(cè)， 國(guó)防工業(yè)出版社 ， 【 3】 陳敏 . OPNET 網(wǎng)絡(luò)仿真， 清華大學(xué)出版社 ， 【 4】孫利民，李建中，陳渝， 朱紅松 . 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，清華大學(xué)出版 社， 指導(dǎo)教師： ， 2021 年 3 月 2 日 學(xué)生姓名： ， 專(zhuān)業(yè)年級(jí)： 2021 級(jí)通信工程專(zhuān)業(yè) 系負(fù)責(zé)人審核意見(jiàn)（ 從選題是否符合專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、是否結(jié)合科研或工程實(shí)際、綜合訓(xùn)練程度、內(nèi)容難度及工作量等方面加以審核 ）： XX 大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 任務(wù)書(shū) 系負(fù)責(zé)人簽字： ， 年 月 日河海大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 中文摘要 Ⅰ 摘 要 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取和處理技術(shù)，是一種新型的、無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施的、自組織的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。因此越來(lái)越 需要一種新的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)手段，在這種情況下網(wǎng)絡(luò)仿真應(yīng)運(yùn)而生。每一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)由數(shù)據(jù)采集模塊 (傳感器、 AID 轉(zhuǎn)換器 )、數(shù)據(jù)處理和控制模塊 (微處理器、存儲(chǔ)器 )、通信模塊 (無(wú)線(xiàn)收發(fā)器 )和供電模塊 (電池、 AC/DC 能量轉(zhuǎn)換器 )等組成。 網(wǎng)絡(luò)仿真的意義在于 它可以有效地提高網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)的可靠性和準(zhǔn)確性，明顯地降低網(wǎng)絡(luò)投資風(fēng)險(xiǎn)，減少不必要的投資浪費(fèi)。幾個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景組成 “項(xiàng)目 ”，用 以比較不同的設(shè)計(jì)方案。 (8)動(dòng)畫(huà)。 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中有三 類(lèi)基本實(shí)體 ： 目標(biāo) (Target)、 傳感節(jié)點(diǎn) (SensingNode)和觀測(cè)節(jié)點(diǎn) (ObserverNode)。最優(yōu)路徑 P*(s,d)滿(mǎn)足： NetworkLifetime→ max (1) Ep=max{min{E(i)|v(i)∈ P}} (2) Bp=min{B(i,j)|a(i,j)∈ P}≥ Bmin (3) Dp=∑ a(i,j)∈ Pd(i,j)≤ Dmax (4) 其中 ,式 (1)表明網(wǎng)絡(luò)生存期是系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo) ,式 (2)中 Ep 是所有路徑中能量瓶頸最小的 ,式 (3)表明路徑最小鏈路帶寬 Bp 應(yīng)不小于業(yè)務(wù)所需最小帶寬 Bmin,式 (4)表明路徑延遲 Dp 應(yīng)不大于業(yè)務(wù)的最大容忍延遲 Dmax?；?DD 的節(jié)點(diǎn)信息處理流程如圖 21 所示。設(shè)節(jié)點(diǎn)能量為 14000 單位，發(fā)送和接收一個(gè)分組消耗 5 單位。 圖 23 不同 TMR 下的平均端到端時(shí)延 圖 24 不同 TMR 下的 II 類(lèi)網(wǎng)絡(luò)生存期 結(jié)果表明： TMR 從 5:1 到 1:10 的變化過(guò)程中，盡 力而為業(yè)務(wù)時(shí)延較穩(wěn)定，而實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)時(shí)延顯著低于盡力而為業(yè)務(wù)，先下降后趨穩(wěn)定。 流量方式 仿真目的 前景業(yè)務(wù)流量 背景路由流量 背景利用率流量 網(wǎng)絡(luò)吞吐量和帶寬 一般需要 需要 網(wǎng)絡(luò)的瓶 頸 需要 需要 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的性能 需要 一般需要 節(jié)點(diǎn)鏈路的失效分析 需要 話(huà)音、視頻業(yè)務(wù)分析 需要 需要 一般需要 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分析 需要 一般需要 需要 表 31河海大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 OPNET 的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò) QoS 路由及流量建模研究與仿真 17 背景路由流量 是 定義在一個(gè)源節(jié)點(diǎn)到一個(gè)或多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)之間的流量 ，它 有兩種定義方法 ，一種是 從 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)如 HP Openview 的 Netmetrix 讀入 ，另一種是 手工建立 。針對(duì)某一特定的業(yè)務(wù)，測(cè)試分析其性能，或者在服務(wù)商提供新業(yè)務(wù)時(shí)，測(cè)試新業(yè)務(wù)的性能及網(wǎng)絡(luò)整體性能的影響。它的具體模型見(jiàn)下圖 (圖 33)所示。圖 39 和圖 310 顯示有背景流量的情況下，鏈路的利用率和吞吐量要比沒(méi)有背景流量時(shí)高。 在配置完上述基準(zhǔn)背景流量后，為了便于分析和觀測(cè)，需要配置一些典型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，這里以常見(jiàn)的 FTP 業(yè)務(wù)為例介紹。背景流量定義的主要是鏈路上和節(jié)點(diǎn)之間的流量。接下來(lái)我們要做的就是搜集河海大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 3 章 OPNET 流量建模機(jī)制 22 統(tǒng)計(jì)量并運(yùn)行仿真，查看結(jié)果。我們的任務(wù)就是通過(guò)仿真來(lái)觀察該公司的網(wǎng)絡(luò)在有無(wú)背景流量情況下的 FTP 業(yè)務(wù)響應(yīng)情況。 背景利用率流量是 定義在鏈路上 或者節(jié)點(diǎn)上 的流量 ， 通常用百分比 對(duì)應(yīng)時(shí)間的形式來(lái)表現(xiàn) ， 表示網(wǎng)絡(luò)中的流量占整條鏈路可承受的最大負(fù)載的比例 或消耗網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處理能力的比例。在 OPNET 的仿真建模中，對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量的建模主要分為背景路由流量 (Background Routed Traffic)建模、背景利用率流量 (Background Utilization Traffic)建模和前景業(yè)務(wù)流量 (Application Traffic)建模三種方式 。從平均算法 性能 A B C 網(wǎng)絡(luò)生存期 Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ 業(yè)務(wù)類(lèi)型 不支持 RTamp。因此 ,在原有 DD 路徑維護(hù)機(jī)制基礎(chǔ)