【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 應(yīng)用已經(jīng)悄然開始。移動(dòng)通信和 Inte 以其市場(chǎng)潛力最大、應(yīng)用領(lǐng)域最廣、吸納用戶最多而成為兩大支柱產(chǎn)業(yè)。全球移動(dòng)用戶已超過(guò) l4億，我國(guó)移動(dòng)用戶已 躍居全球第一，預(yù)計(jì)至 2020年底用戶數(shù)將達(dá)到 6億；全球互聯(lián)網(wǎng)用戶已超過(guò) 9． 65億，我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)用戶突破 9450萬(wàn)，僅次于美國(guó)和日本，居世界第三。目前兩網(wǎng)用戶仍顯高速增長(zhǎng)趨勢(shì)。到 2020年全球移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶達(dá) 7300萬(wàn)， 2020年后，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶將占移動(dòng)用戶的 50％。由此可見(jiàn)，巨大的市場(chǎng)需求，是 Mobile IP 技術(shù)發(fā)展的第一動(dòng)力。移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)寬帶化、智能化、個(gè)人化。使無(wú)線語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像、多媒體信息，網(wǎng)上娛樂(lè)等能夠在一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上高速接入。 IP技術(shù)向無(wú)線技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的 3個(gè)目標(biāo)如下。 （ 1）允許用戶從專有網(wǎng)絡(luò) (以太網(wǎng)、無(wú)線 LAN等 )到公共網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫漫游，這樣的漫游需要利用一些標(biāo)準(zhǔn)，如 Mobile IP。 東華 機(jī)密 第 11 頁(yè) 20201217 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ( 論文 ) 第一章 Mobile IP 概述 8 （ 2）簡(jiǎn)化通過(guò)個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò) (PAN)技術(shù) (如藍(lán)牙技術(shù) )實(shí)現(xiàn)的移動(dòng)計(jì)算機(jī)與無(wú)線設(shè)備之間的連接。 （ 3） IP語(yǔ)音，當(dāng)?shù)孛婢W(wǎng)絡(luò)開始利用 IP協(xié)議傳送語(yǔ)音和多媒體信息時(shí)， IP語(yǔ)音通信延伸到無(wú)線設(shè)備顯得非常重要。 IP協(xié)議對(duì)底層承載技術(shù)有廣泛的適應(yīng)性， IP核心網(wǎng)絡(luò)由數(shù)年前的軟件路由器加窄帶中繼發(fā)展到吉比特甚至太比特 IP路由交換機(jī)加寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)。 3G 時(shí)期 Mobile IP 的應(yīng)用將顯示出獨(dú)特 魅力移動(dòng)通信技術(shù)正由第二代向第三代平滑過(guò)渡，目前處于 時(shí)期，在這一時(shí)期， Mobile IP 技術(shù)雖以輕盈的步伐登場(chǎng)，但它的應(yīng)用尚屬起步階段， Mobile IP 首先在企業(yè)網(wǎng)中得到應(yīng)用，因?yàn)槠髽I(yè)網(wǎng)中劃分有許多不同的子網(wǎng)，在不同的子網(wǎng)間漫游是經(jīng)常發(fā)生的事，所以 Mobile IP 大有用武之地。在更大的區(qū)域或不同的 ISP之間實(shí)現(xiàn) Mobile IP ，正是 Mobile IP 發(fā)展的方向，移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)制式的不同，提供的移動(dòng)性解決方案也不同，它們之間都是不兼容的，這對(duì) Mobile IP 的實(shí)現(xiàn)是不利的， 因而需要一種統(tǒng)一的移動(dòng)性管理方案，以方便網(wǎng)絡(luò)之間的互通，實(shí)現(xiàn)真正的網(wǎng)絡(luò)之間的無(wú)縫漫游。進(jìn)入 3G 時(shí)期，隨著制約因素的逐步消除， Mobile IP 的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛， 3G時(shí)期主要特性有 3個(gè)，其一就是可以使用同一部手機(jī)實(shí)現(xiàn)全球漫游，使任意時(shí)間、任意地點(diǎn)、任何人之間的交流成為可能；其二是具有高速傳輸速率，在靜止或步行情況下，數(shù)據(jù)傳輸速率能達(dá)到 2Mbit／ s，在車速情況下，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá) 384kbit／ s；其三就是能提供各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的通信業(yè)務(wù)。移動(dòng)通信技術(shù)的更新?lián)Q代，將產(chǎn)生多方面的改進(jìn)。 （ 1）網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)：第三代 移動(dòng)通信的核心網(wǎng)絡(luò)采用寬帶 IP網(wǎng)，第三代移動(dòng)通信的發(fā)展是在通信網(wǎng)絡(luò)全面向?qū)拵?IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的大背景下進(jìn)行的。承載著從實(shí)時(shí)語(yǔ)音、視頻到 Web瀏覽、電子商務(wù)等多種業(yè)務(wù)，成為電信的多業(yè)務(wù)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)。第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)開發(fā)了一個(gè)開放的無(wú)線數(shù)據(jù)接入平臺(tái)。該平臺(tái)可以為任何的設(shè)備 (如 PDA、筆記本電腦等 )提供 IP和數(shù)據(jù)服務(wù)，為 Mobile IP 的發(fā)展與應(yīng)用帶來(lái)了廣闊的前景。 （ 2）交換模式的改進(jìn)：第三代移動(dòng)通信的核心網(wǎng)絡(luò)交換模式最突出變化就是由電路交換為主轉(zhuǎn)向分組交換，第三代移動(dòng)通信的核心網(wǎng)絡(luò)由分組交換機(jī) SGSN和 GGSN組成。 （ 3）傳輸速率的改進(jìn)：在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，要求移動(dòng)通信系統(tǒng)能夠達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸能力為高速移動(dòng)來(lái)進(jìn)行傳輸， Mobile IP 提供了一種有效的、可擴(kuò)展的機(jī)制來(lái)解決因特網(wǎng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性問(wèn)題，即利用 Mobile IP 技術(shù)可以在移動(dòng)的過(guò)程中不用重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，無(wú)需重新配置系統(tǒng)，就可以隨時(shí)隨地接入因特網(wǎng)，甚至不要中斷當(dāng)前的通信連接，這也正是 Mobile IP 的優(yōu)勢(shì)所在。 Mobile IP 作為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)，必將大顯身手?？梢灶A(yù)計(jì)，隨著 3G 技術(shù)的發(fā)展， Mobile IP 的功能將得到充分發(fā) 揮，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和 Mobile IP 技術(shù)，將在 3G 時(shí)代競(jìng)合共贏。 Mobile IP 技術(shù)集成了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和 IP通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，將開創(chuàng)通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展東華 機(jī)密 第 12 頁(yè) 20201217 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ( 論文 ) 第一章 Mobile IP 概述 9 的新紀(jì)元。未來(lái)的 3G 及 4G 時(shí)代，在一個(gè)統(tǒng)一的 IP通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)傳輸語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻、圖像、消息等為大勢(shì)所趨。而移動(dòng)終端所能提供的“ Information anytime，anywhere； Inter in your pocket”將使互聯(lián)網(wǎng)的作用發(fā)揮到極點(diǎn)；兩者的結(jié)合將創(chuàng)造難以估計(jì)的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)和商業(yè)前景。以移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和 IP信息業(yè)務(wù)為主題的信息化社會(huì)，將深遠(yuǎn)地影響到整個(gè)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和人們?nèi)粘９ぷ骱蜕畹姆椒矫婷?，為人類的工作、生活帶?lái)豐富色彩。 Mobile IP 在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的問(wèn)題綜述 Mobile IP 作為一種新穎技術(shù)，仍存在一些不足之處，如 MN 至 Inter 的鏈路通常是無(wú)線鏈路，與傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)相比，其帶寬低，誤碼率高；由于采用 IP隧道封裝技術(shù)，使得封裝后的數(shù)據(jù)包大于原路由數(shù)據(jù)包；必須事先知道隧道的出口節(jié)點(diǎn)能解除封裝，取出原始數(shù)據(jù)包，否則 IP隧道封裝技術(shù)無(wú)法使用；目前 Inter 上的大多數(shù)設(shè)備和 ISP不支持 Mobile IP 業(yè)務(wù)；現(xiàn)有方案討論的都是基于跨子網(wǎng)的移動(dòng)，至于實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)內(nèi)的移動(dòng)，則涉及蜂窩 IP的問(wèn)題。另外，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)將會(huì)把各類業(yè)務(wù)集合到一個(gè)公共網(wǎng)絡(luò)上，目前，后 3G體系結(jié)構(gòu)尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但根據(jù)基本設(shè)想，它是基于全 IP 結(jié)構(gòu)的，是可以在多種接入方式 (如 M AN ET、 Bluetooth、 WLAN等 )中靈活切換的多網(wǎng)絡(luò)融合系統(tǒng)。雖然將 IPv6 引入 3G 網(wǎng)絡(luò)可以解決諸多問(wèn)題，但要把 IPv6 全方位引入還需要解決機(jī)制上的很多問(wèn)題。 Mobile IP 網(wǎng)絡(luò)在移動(dòng)通信領(lǐng)域的成熟還有漫長(zhǎng)的道路要走。 第二章 NS 與網(wǎng)絡(luò)模擬概述 10 第 二 章 NS 與網(wǎng)絡(luò)模擬概述 認(rèn)識(shí) NS 以及 NS 的歷史 NS 是“網(wǎng)絡(luò)模擬器”，也有人習(xí)慣稱之為“網(wǎng)絡(luò)仿真器”。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ ISO）標(biāo)準(zhǔn)中《數(shù)據(jù)處理詞匯》部分的名詞解釋，“模擬”（ Simulation）與“仿真”（ Emulation）兩詞的含義分別為：“模擬”，即選取一個(gè)物理的或抽象的系統(tǒng)的默寫行為特征，用另一系統(tǒng)來(lái)表示他們的過(guò)程；“仿真”，即用另一數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，主要是硬件來(lái)全部或部分地模仿某一數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以至于模仿的系統(tǒng)能像被模仿的系統(tǒng)一樣接受同樣的數(shù)據(jù)，執(zhí)行同樣的程序，獲得同樣的結(jié)果。 NS起源于早在 1989 年的 REAL 網(wǎng)絡(luò)模擬器。在過(guò)去的幾年中， NS 發(fā)生了實(shí)質(zhì)性的演進(jìn)。 1995 年， NS 的開發(fā)獲得了 DARPA 的支持，通過(guò) VINT 項(xiàng)目，由 LBL、 Xerox PARC、UCB和 USC/ISI 合作進(jìn)行。目前 NS 的開發(fā)有 DARPA 的 SAMAN 項(xiàng)目和 NSF 的 CONSER 項(xiàng)目的支持。 NS 具有開放性的結(jié)構(gòu)和良好的可擴(kuò)充性。 NS 已經(jīng)從其他研究者那里吸收了豐富的模塊，包括 UCB Daedelus 和 CMU Monarch 計(jì)劃以及 SUN 微系統(tǒng)公司獲得的無(wú)線代碼。 REAL 模擬器起先是為了研究分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中 的流量控制和擁塞方案的動(dòng)態(tài)性。他提供給用戶的一種方法來(lái)描述這些網(wǎng)絡(luò)并觀察他們的行為。 在 NS1改進(jìn)的基礎(chǔ)上， UC Berkeley 發(fā)布了 NS版本 2。 NS2相對(duì) NS1來(lái)說(shuō)有了重大的改變。比如 NS2重新定義了對(duì)象結(jié)構(gòu)，使用 MIT 的面向?qū)ο蟮?Tcl（ Otcl）代替了 Tcl 作為模擬配置的接口， Otcl 解釋器的接口代碼和主模擬器分離等。 NS2 經(jīng)歷了不斷的改進(jìn)，已經(jīng)發(fā)布了更多的更新的版本，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了（ ）。目前 NS 還在發(fā)展，還不是一個(gè)完善的產(chǎn)品。雖然 NS 所包含的構(gòu)件庫(kù)已經(jīng)相當(dāng)豐富，但是不可能包 括所有特定用戶所需要的模塊。而且，軟件中的 bug 還在不斷的發(fā)現(xiàn)和改正。 NS 還在不斷的繼續(xù)發(fā)展。 NS 基礎(chǔ)原理概述 （ 1）離散事件模擬器 NS 是一個(gè)離散型事件模擬器。簡(jiǎn)單的說(shuō)，事件規(guī)定了系統(tǒng)狀態(tài)的改變，狀態(tài)的修改僅在是發(fā)生時(shí)進(jìn)行。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)模擬器中，典型的事件包括了系統(tǒng)的改變，狀態(tài)的修改僅在事件發(fā)生時(shí)進(jìn)行。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)模擬器中，典型包括事件到達(dá)，時(shí)鐘超時(shí)等。模擬時(shí)鐘推進(jìn)有時(shí)間發(fā)生量確定。模擬處理過(guò)程的速率不直接對(duì)應(yīng)這實(shí)際時(shí)間。 （ 2）豐富的構(gòu)件庫(kù) NS 針對(duì)網(wǎng)絡(luò)模擬， NS 已經(jīng)做了大量的模型化工作。 NS 對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中一些通用的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體已經(jīng)進(jìn)行建摸。相對(duì)于一般的離散型的模擬器來(lái)說(shuō)， NS 的優(yōu)勢(shì)就在于它有非常豐富的構(gòu)件庫(kù)，而且這些對(duì)象易于組合，易于擴(kuò)展。用戶可以利用這些已有的對(duì)象，進(jìn)行少量的擴(kuò)展，組合出所要研究的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型，然后進(jìn)行模擬，圖 。 （ 3）分裂對(duì)象模型 NS 一般都有相關(guān)的兩個(gè)類來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一個(gè)在 C++中實(shí)現(xiàn)，一個(gè)在 Otcl 中。這種 第二章 NS 與網(wǎng)絡(luò)模擬概述 11 方式被稱為分裂對(duì)象模型。構(gòu)件的主要功能通常在 C++中實(shí)現(xiàn)。 Otcl 中類主要提供C++對(duì)象面向用戶的接口。用戶可以通過(guò) Otcl來(lái)訪問(wèn)對(duì)應(yīng)的 C++對(duì)象成員變量和函數(shù)。C++對(duì)象和 Otcl 對(duì)象之間通過(guò) TclCL 的機(jī)制來(lái)關(guān)聯(lián)的。這樣使 NS 模擬性能更強(qiáng)更靈活。一方面， C++是高效的編譯執(zhí)行語(yǔ)言，使用 C++實(shí)現(xiàn)功能的模擬，可以使模擬過(guò)程執(zhí)行獲得較好的性能。另一方面， Otcl 是解釋執(zhí)行的，用 Otcl 進(jìn)行模擬配置，可以在不必重新編譯的情況下隨意修改模擬參數(shù)和模擬過(guò)程，提高了模擬的效率。同時(shí)這種分裂對(duì)象模擬增強(qiáng)了構(gòu)件庫(kù)的可擴(kuò)展性和可組合性。 NS 中所體現(xiàn)的這些先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想使得 NS成為了一種實(shí)用的網(wǎng)絡(luò)模擬器。 圖 NS事件構(gòu)件庫(kù) NS 相關(guān)工具詳解 （ 1） Gawk 概述 Awk 是一種程序語(yǔ)言 ,對(duì)于資料的處理具有很強(qiáng)的功能 ,可以使用很短的代碼輕易地完成對(duì)文檔案做修改、分析、提取和比較等處理。 Awk名稱的由來(lái)是由它的原始設(shè)計(jì)者的姓氏的第一個(gè)字母命名： Alfred , Peter , Brian 。 Awk 最初在 1977 年完成。 Gawk 是 GNU 所開發(fā)的 awk ，最初在 1986年完成，之后不斷的被改進(jìn)、更新。 Gawk 包括 awk 所有功能。 Gawk 的重要功能是針對(duì)文件的每一行（ line）搜索指定的模式（ patterns）當(dāng)一行里有 符合指定的模式（ patterns）時(shí)， gawk 就會(huì)在此一行執(zhí)行指定的動(dòng)作（ actions）。 Gawk 采用這種方式依次處理輸入檔案的每一行，直到輸入文件結(jié)束。 Gawk 程序是由很多的 pattern 與 action 所組成， action 寫在大括號(hào) {}里面，一個(gè) pattern 后面就跟著一個(gè) action。整個(gè) gawk 程序會(huì)像下面的樣子： Pattern （ action） Gawk 對(duì)于文件的處理具有很強(qiáng)的功能。它能夠以很短的程序完成想要做的事， 第二章 NS 與網(wǎng)絡(luò)模擬概述 12 甚至一或兩行的程序就能完成指定的工作。同樣的一件工作，用 gawk 程序來(lái)寫會(huì) 比其他程序簡(jiǎn)單的很多，也短很多。在 NS 的模擬結(jié)果分析中，經(jīng)常用到 gawk 來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)。 Gawk 程序的具體使用方法，本文會(huì)在后面實(shí)例應(yīng)用舉例中詳細(xì)介紹。 （ 2）繪圖工具 gnuplot Gnuplot 是一個(gè)命令驅(qū)動(dòng)的交互式畫圖軟件， gnuplot 的功能就是把數(shù)據(jù)資料和數(shù)學(xué)函數(shù)轉(zhuǎn)換成容易觀察的平面或立體的圖形，幫助研究者進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。它最適合在科學(xué)研究的過(guò)程中，幫助研究人員完成數(shù)據(jù)資料繪制與理論模擬比較等機(jī)械花的工作，來(lái)加速研究的進(jìn)行，這也正是我們?cè)谶@里講解 gnuplot 的原因 Gnuplot 中最重要的命令就是繪制指令 plot 和 splot 了，其中 plot 是繪制二維圖形， splot 是繪制三維圖形。畢竟繪制三維圖形在大多數(shù)研究工作中比較少的用到，所以我們主要介紹 plot。 Plot 有兩種繪圖方式：一種是繪制函數(shù)，另一種是從數(shù)據(jù)文件中讀入數(shù)據(jù)并進(jìn)行繪制。這兩種方式可以結(jié)合在一起使用。 （ 3） Nam 基本介紹 Nam 是 Network Animaater 的縮寫，經(jīng)常與 NS 模擬器配合使用，通過(guò)動(dòng)畫演示來(lái)向人們展示網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況。是基于 Tcl/TK 的動(dòng)畫顯示工具， Nam 最初在 1990 年由Steven McCanne 開發(fā)，用于在網(wǎng)絡(luò)研究中利用動(dòng)畫演示包的傳輸過(guò)程。日前 Nam 主要由 ISI 組織進(jìn)行開發(fā)和維護(hù)。圖 為 Nam 界面。 Nam 工具的具體使用方法，本文會(huì)在后面實(shí)例應(yīng)用舉例中詳細(xì)介紹。 （ 4） Xgr