【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 本流程。整個(gè)模擬過(guò)程主要有三個(gè)部分：一為修改源碼，二為編寫(xiě)Tcl模擬腳本，三為分析結(jié)果。（1）源碼修改：這一步只有在模擬需要修改源代碼時(shí)才進(jìn)行考慮。（2）Tcl/OTcl模擬代碼編寫(xiě)：這是NS2模擬中最重要和必不可少的環(huán)節(jié)，大部分NS2的模擬工作實(shí)際就是編寫(xiě)Tcl腳本代碼來(lái)描述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件屬性和控制調(diào)度網(wǎng)絡(luò)模擬事件的啟停過(guò)程。（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。4 無(wú)線自組網(wǎng)路由協(xié)議在無(wú)線自組網(wǎng)中，節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不斷變化。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。 無(wú)線自組網(wǎng)與傳統(tǒng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別在無(wú)線局域網(wǎng)中，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)配有無(wú)線網(wǎng)卡，通過(guò)無(wú)線接入點(diǎn)連接到固定網(wǎng)絡(luò)，因此，無(wú)線局域網(wǎng)可以看成單跳網(wǎng)絡(luò)；而無(wú)線自組網(wǎng)則是一個(gè)多跳的網(wǎng)絡(luò)，終端主機(jī)一方面作為主機(jī)，另一方面作為路由器運(yùn)行路由協(xié)議，參與分組轉(zhuǎn)發(fā)和路由維護(hù)。因此，無(wú)線自組網(wǎng)與傳統(tǒng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在路由選擇方面有很大的差異，必須采用合適的路由協(xié)議以解決路由選擇問(wèn)題。 無(wú)線自組網(wǎng)路由協(xié)議分類(lèi)根據(jù)源端何時(shí)獲得路由信息，可以將路由分為兩大類(lèi)。一類(lèi)是基于路由表驅(qū)動(dòng)（Table Driven）的路由協(xié)議。在這種協(xié)議中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)試圖維護(hù)到所有已知目的節(jié)點(diǎn)的路由表，節(jié)點(diǎn)之間周期性或在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖儠r(shí)交換路由信息，由此減少了獲得路由延時(shí)，能夠立即判斷目的節(jié)點(diǎn)的可達(dá)性，但是耗費(fèi)了網(wǎng)絡(luò)資源。第二類(lèi)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。這種路由協(xié)議平時(shí)并不實(shí)時(shí)地維護(hù)網(wǎng)絡(luò)路由，只有在節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)才激活路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制尋找到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路由。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]。無(wú)線自組網(wǎng)路由協(xié)議按需驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議DSDVWRPAODVTORADSRCGSR 無(wú)線自組網(wǎng)路由協(xié)議分類(lèi) 幾種典型的無(wú)線自組網(wǎng)路由協(xié)議 目的序列距離矢量路由協(xié)議DSDVDSDV(DestinationSequenced DistanceVector)是基于經(jīng)典BellmanFord路由選擇過(guò)程的改進(jìn)型路由表算法。DSDV以路由信息協(xié)議為基礎(chǔ)。是無(wú)線自組網(wǎng)協(xié)議發(fā)展較早的一種。使用DSDV時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)都需要維護(hù)一個(gè)路由表。路由表表項(xiàng)包括目的節(jié)點(diǎn)、跳數(shù)和一個(gè)由目的節(jié)點(diǎn)注明的序列號(hào)，序列號(hào)能幫助節(jié)點(diǎn)區(qū)分有效和過(guò)期的路由信息，并可防止路由環(huán)路的發(fā)生。標(biāo)有更大序列號(hào)的路由信息總是被接收。如果兩個(gè)更新分組有相同的序列號(hào)，則選擇跳數(shù)最小的，使路由最優(yōu)（最短）。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。路由表更新有兩種方式：一種是全部更新，即拔掉更新消息中將包括整個(gè)路由表，主要應(yīng)用于變化較快的情況；另一種是增量更新，更新消息中僅包含變化的路由部分，通常適用于變化較慢的情況。 按需平面距離矢量路由協(xié)議AODVAODV(Ad hoc Ondemand Distance Vector Routing)由DSDV發(fā)展而來(lái)，不同的是AODV為反應(yīng)式路由協(xié)議。源節(jié)點(diǎn)首先廣播一個(gè)攜帶目的節(jié)點(diǎn)信息的路由分組（RREQ），其鄰居節(jié)點(diǎn)依次向周?chē)?jié)點(diǎn)廣播此路由分組，廣播RREQ前會(huì)建立此節(jié)點(diǎn)到源節(jié)點(diǎn)的路由，直到路由分組到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)或者一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)包含目的節(jié)點(diǎn)的路由信息，就不再?gòu)V播RREQ。此過(guò)程中，會(huì)建立一個(gè)從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的反向路由，也就是從目的節(jié)點(diǎn)到源節(jié)點(diǎn)的路由。然后該節(jié)點(diǎn)將沿著反向路由發(fā)回一個(gè)RREP，RREP到達(dá)源節(jié)點(diǎn)后路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程結(jié)束。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。發(fā)現(xiàn)多條路由時(shí)，源節(jié)點(diǎn)會(huì)選擇一條SID大、跳數(shù)少的最優(yōu)路由。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(chēng)為自修復(fù)。只要路由是活動(dòng)的，路由表就要一直維護(hù)下去。活動(dòng)的意思是有數(shù)據(jù)包從源節(jié)點(diǎn)發(fā)往目的節(jié)點(diǎn)，如果鏈路上不再有數(shù)據(jù)包傳遞，一段時(shí)間之后，鏈路就會(huì)過(guò)期，最終路由信息將會(huì)從中間節(jié)點(diǎn)的路由表中刪除[7]。 動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議DSRDSR(Dynamic Source Routing)是一種基于源路由的按需路由協(xié)議，它使用源路由算法而不是逐跳路由的方法。DSR主要包括兩個(gè)過(guò)程：路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)。當(dāng)源節(jié)點(diǎn)S向目的節(jié)點(diǎn)D發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它首先檢查緩存是否存在未過(guò)期的到目的節(jié)點(diǎn)的路由，如果存在，則直接使用可用的路由，否則啟動(dòng)路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程。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)。當(dāng)RREQ消息到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)D或任何一個(gè)到目的節(jié)點(diǎn)路由的中間節(jié)點(diǎn)時(shí)，D或該中間節(jié)點(diǎn)將向S發(fā)送路由應(yīng)答消息（RREP），該消息中將包含到S到D的路由信息，并反轉(zhuǎn)S到D的路由供RREP消息使用。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。 臨時(shí)排序路由算法TORA TORA(Temporally Ordered Routing Algorithm)協(xié)議稱(chēng)為臨時(shí)排序路由算法，是一種源初始化按需路由選擇協(xié)議，它采用鏈路反轉(zhuǎn)的分布式算法，具有高度自適應(yīng)、高效率和較好的擴(kuò)充性，比較適合高度動(dòng)態(tài)移動(dòng)、多跳的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，其主要特點(diǎn)是控制報(bào)文定位在最靠近拓?fù)渥兓囊恍〔糠止?jié)點(diǎn)處，因此節(jié)點(diǎn)只保留鄰近點(diǎn)的路由信息。該算法中路由不一定是最優(yōu)的，常常使用次優(yōu)路由以減少發(fā)現(xiàn)路由的開(kāi)銷(xiāo)。TORA協(xié)議包括3個(gè)基本模塊：路由的創(chuàng)建、路由的維護(hù)和路由的刪除。在路由的建立和路由維護(hù)過(guò)程中，節(jié)點(diǎn)應(yīng)用“高度”Metric來(lái)建立一個(gè)以目的節(jié)點(diǎn)為根的有向非循環(huán)圖。這樣鏈路根據(jù)相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的高度值來(lái)確定向上或向下的方向。 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。在單位時(shí)間內(nèi)未收到的數(shù)據(jù)分組與發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的比率就是丟包率，當(dāng)然這個(gè)數(shù)字越小越好。丟包率的計(jì)算公式見(jiàn)式（）。丟包率= （） （2）端到端平均時(shí)延：指單位數(shù)據(jù)包從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)所用的時(shí)間，時(shí)延越小，說(shuō)明響應(yīng)越快，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量越令人滿意。該統(tǒng)計(jì)量反應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況，計(jì)算公式見(jiàn)式（）。端到端平均時(shí)延= （）（3）路由開(kāi)銷(xiāo)：?jiǎn)挝粩?shù)據(jù)包個(gè)數(shù)所引起的額外路由分組個(gè)數(shù)，包括RREQ（Route Request，路由請(qǐng)求）、RREP（Route Reply，路由應(yīng)答）、RRER（Route Error，路由錯(cuò)誤）等，該統(tǒng)計(jì)量反應(yīng)了路由協(xié)議的效率，計(jì)算公式見(jiàn)式（）。路由開(kāi)銷(xiāo)= （）（4）平均吞吐量：該參數(shù)是在接收數(shù)據(jù)時(shí)由網(wǎng)絡(luò)層的上層統(tǒng)計(jì)的，是指節(jié)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)收到的數(shù)據(jù)分組數(shù)，它是一個(gè)容量概念，表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)目偭俊? 無(wú)線自組網(wǎng)路由協(xié)議的仿真 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)無(wú)線模型的核心是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，它代表實(shí)際無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)。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)。 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)是由一系列的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件構(gòu)成，這些構(gòu)件包括鏈路層、連接到LL上的ARP模塊、接口隊(duì)列、MAC層、網(wǎng)絡(luò)接口層。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。PortdemuxSrc/SinkAddrdemuxIP addressentryDefault targetRtagenttargetArp tableUp targetLLARPDown target IFqDown targetUp targetmacMACDown targetUp targetRadio PropagationModelNetIFchannelUp targetChannel 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建（1）移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的配置：在NS2中，要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，就必須在創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)之前對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行配置。所謂點(diǎn)的配置就是在節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建之前設(shè)定節(jié)點(diǎn)的各項(xiàng)屬性，可以使用模擬器對(duì)ns的內(nèi)部過(guò)程nodeconfig{}來(lái)配置節(jié)點(diǎn)的屬性。移動(dòng)結(jié)點(diǎn)基本配置參數(shù)如下：$ns nodeconfig –adhocRouting 配置adhoc網(wǎng)絡(luò)的路由類(lèi)型llType 數(shù)據(jù)鏈路層類(lèi)型macType MAC層類(lèi)型ifqType 隊(duì)列類(lèi)型ifqLen 隊(duì)列長(zhǎng)度antType 天線類(lèi)型propType 無(wú)線信號(hào)傳輸模型phyType 物理層類(lèi)型channelType 信道類(lèi)型topoInstance 拓?fù)鋵?duì)象agentTrace 是否打開(kāi)應(yīng)用層TracerouterTrace 是否打開(kāi)路由的TracemacTrace 是否打開(kāi)應(yīng)MAC層的TracemovementTrace 是否打開(kāi)節(jié)點(diǎn)位置和移動(dòng)信息的Trace（2）移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建：調(diào)用模擬器對(duì)象ns的內(nèi)部過(guò)程node{}創(chuàng)建移動(dòng)節(jié)點(diǎn)：for {set i 0} {$i $opt(nn)} {incr i} { set node($i) [$ns node]} 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)在實(shí)際的無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)中，站點(diǎn)的位置可能是不確定的，也就是說(shuō)站點(diǎn)是移動(dòng)的，所以NS2中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)也應(yīng)該具有移動(dòng)性。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以在一個(gè)三維拓?fù)渲羞\(yùn)動(dòng)，然而實(shí)際上第三維（Z軸）并沒(méi)有被使用。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)。運(yùn)動(dòng)方法有：（1）方法一：確定節(jié)點(diǎn)的起始和終止位置：$node set X x1$node set Y y1$node set Z z1$ns at $time $node setdest x2 y2 speed（2）方法二：節(jié)點(diǎn)隨機(jī)移動(dòng)。NS2提供了setdest工具用來(lái)隨機(jī)生成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)所需要的節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景文件。執(zhí)行命令如下：命令1：./setdest –v version n num_of_nodes p pausetime M maxspeed t simulation time x max X y max Y命令2：./setdest –v version n num_of_nodes s speed type m minspeed 無(wú)線自組網(wǎng)