【正文】 opoInstance 拓?fù)鋵ο? agentTrace 是否打開應(yīng)用層 Trace routerTrace 是否打開路由的 Trace macTrace 是否打開應(yīng) MAC 層的 Trace movementTrace 是否打開節(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)用模擬器對象 ns的內(nèi)部過程 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] } 多路徑計(jì)算 在 這一節(jié)中 ,我們將提出一個(gè)基于路徑選擇熵的按需多路徑路由協(xié)議 3個(gè)階段組成 :路由發(fā)現(xiàn)階段 ,路由利用階段以及路由維 護(hù)階段 .算法采用 AODV 中的 4 種報(bào)文電子科技大學(xué)成都學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 22 格式 .它的開銷相比 AODV 小 .我們主要對路由利用階段進(jìn)行了擴(kuò)展 .圖 2 顯示了 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)多路徑路由的結(jié)構(gòu) . 無線自組網(wǎng)路由模擬的實(shí)現(xiàn) 無線自組網(wǎng)路由協(xié)議場景的構(gòu)建 在無線模擬過程中，首先要建立移動(dòng)場景，即移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的范圍及其拓?fù)鋵ο蟆? （ 1）移動(dòng)范圍： set topo [new Topography] 創(chuàng)建拓?fù)鋵ο?，在?jié)點(diǎn)設(shè)置時(shí)使用它來進(jìn)行配置 $topo load_flatgrid 1000 1000 設(shè)定一個(gè) 1000x1000 的屏幕 （ 2）創(chuàng)建 God 對象， God（ General operations director） 對象是一個(gè)存儲(chǔ)關(guān)于環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)或者節(jié)點(diǎn)狀態(tài)等全局信息的對象： set god_ [create – god $val(nn)] $val(nn)仿真節(jié)點(diǎn)號(hào) TCP 代理的創(chuàng)建和設(shè)置 （ 1） TCP 代理創(chuàng)建步驟： 步驟一：創(chuàng)建一個(gè) Agent/TCP 對象，作為分組的發(fā)送器； 步驟二：設(shè)置 Agent/TCP 對象的部分內(nèi)部變量； 步驟三：創(chuàng)建一個(gè) Agent/TCPSink 對象，作為分組的接收器； 步驟四：在發(fā)送和接收代理 之間創(chuàng)建 connect 連接。 （ 2） TCP 流的隨機(jī)生成： cbrgen 工具可以用來隨機(jī)生成 TCP 流，命令格式如下： 第 4章 無線自組網(wǎng)絡(luò)由協(xié)議仿真 21 ./ns – type trace type nn num_of_nodes seed seed mc max connection rate rate out file 仿真參數(shù)的設(shè)置 本課題從兩方面來比較無線自組網(wǎng)路由協(xié)議的性能： 第 4章 無線自組網(wǎng)絡(luò)由協(xié)議仿真 23 當(dāng)節(jié)點(diǎn)不斷增加時(shí)各路由協(xié)議的性能變化和當(dāng)移動(dòng)速度不斷增加時(shí)各路由協(xié)議的性能變化的相關(guān)參數(shù)如 表 所示 。 表 場景范圍 節(jié)點(diǎn)數(shù) 節(jié)點(diǎn)移動(dòng) 最大速度 (m/s) 靜止 時(shí)間 (s) 數(shù)據(jù) 連接 業(yè)務(wù) 類型 分組 發(fā)送率 (512b/s) 模擬 時(shí)間 （ s） 節(jié)點(diǎn) 增加 1000x1000 30 50、 60 70、 80、 90 100 20 10 12 1 24 2 3 36 40 TCP 150 移動(dòng) 速度 增加 1000x1000 30 8 1 14 1 1 20 10 10 TCP 150 仿真結(jié)果分析 動(dòng)畫演示工具 nam nam 是基于 Tcl/Tk 的動(dòng)畫演示工具，用于演示網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行動(dòng)畫，例如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、包傳輸和?duì)列管理等。 （ 1） nam 簡介 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)畫演示包的傳輸過程。后來這項(xiàng)工具漸漸流行開，并且得到其他個(gè)人和組織的繼續(xù)改進(jìn)和完善。 nam的功能是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)模擬軟件或真實(shí)環(huán)境里的特定格式的 trace輸出文件來運(yùn)行動(dòng)畫，例如 Trace 文件常常來自 NS 模擬器或者 Tcpdump 軟件的輸出。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 來進(jìn)行動(dòng)畫演示。 （ 2） NS2 中 nam 的使用方法 ① 環(huán)境變量的配置：在 NS2 安裝目錄下編輯 .bashrc 文件，在 PATH 環(huán)境變量中添加nam 文件夾所在的目錄。 ② 調(diào)用 nam： nam 調(diào)用一般是在 NS仿真結(jié)束之后，所以在 stop{}過程之后添加代碼： exec nam amp。 exit 0 電子科技大學(xué)成都學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 24 無線 Trace 文件格式 下面是無線 Trace 文件的一個(gè)例子： s _1_ RTR 0 message 32 [0 0 0 0] [1:255 1:255 32 0] r _0_ RTR 0 message 32 [0 ffffffff 1 800] [1:255 1:255 32 0] s _0_ AGT 1 tcp 40 [0 0 0 0] [0:0 1:0 32 0] [0 0] 0 0 r _0_ RTR 1 tcp 40 [0 0 0 0] [0:0 1:0 32 0] [0 0] 0 0 s _0_ RTR 1 tcp 60 [0 0 0 0] [0:0 1:0 32 0] [0 0] 0 0 r _1_ AGT 1 tcp 60 [13a 1 0 800] [0:0 1:0 32 0] [0 0] 1 0 s _1_ AGT 1 ack 40 [0 0 0 0] [0:0 1:0 32 0] [0 0] 0 0 ?? 無 線 Trace 文件的記錄每條共有 21 欄 ， 各欄表示的意義如下 ： （ 1）事件類型：共有四種事件類型，分別為： s：分組的發(fā)送事件； r：分組的接收事件； d：分組的丟棄事件； f：分組的轉(zhuǎn)發(fā)事件。 （ 2）事件產(chǎn)生的時(shí)間，單位為秒。 （ 3）處理該事件節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn) ID。 （ 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。 （ 56）“ ”為分隔符。 （ 7）分組的 ID。 （ 8）分組類型。 （ 9）分組大小，單位為字節(jié)。 （ 10）發(fā)送節(jié)點(diǎn)在無線信道上發(fā)送該分組所期望的時(shí)間值。 （ 11）接收節(jié)點(diǎn)的 MAC 地址。 （ 12）發(fā)送節(jié)點(diǎn)的 MAC 地址。 （ 13） MAC 層封裝的分組類型。 第 4章 無線自組網(wǎng)絡(luò)由協(xié)議仿真 23 （ 1517）“ ”為分隔符。 （ 18）發(fā)送分組的源 IP地址：格式為“節(jié)點(diǎn)號(hào) .端口號(hào)”。 （ 19）接收分組的目的 IP 地址：格式為“節(jié)點(diǎn)號(hào) .端口號(hào)” 第 4章 無線自組網(wǎng)絡(luò)由協(xié)議仿真 25 （ 20）分組的 TTL 值。 （ 21）源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)。 數(shù)據(jù)分析工具 gawk （ 1） gawk 簡介： awk 是一種程序語言，對于資料的處理具有很強(qiáng)的功能 ，可以是用很短的代碼輕易的完成對文本檔案作修改、分析、提高和比較等處理。 awk 最初在 1977 年完成。gawk 是 GUN 所開發(fā)的 awk，最初在 1986 年完成，之后不斷地被改進(jìn)、更新。 gawk 包含 awk的所有功能。 gawk 的主要功能是針對 Trace 文件的每一條記錄搜尋指定的模式（ Patterns）。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）。 （ 2） gawk 執(zhí)行方法： 基本上有兩種執(zhí)行方法可以執(zhí)行 gawk 程序。 如果程序很短，則程序代碼可以直接寫在命令行上，如下： $gawk ‘ program’ inputfile1 inutfile2?? 其中， program 包括一些 pattern 和 action。 如果程序較長，一般將 gawk 程序存為一個(gè)文件，即 Patterns 與 actions 寫在一個(gè)文件名為 programfile 的文件里，執(zhí)行格式如下： $gawk – f programfile inputfile1,inputfile2?? 繪圖工具 gnuplot (1)gnuplot 簡介： gnuplot 是由 Colin Kelly 和 Thomas Williams 于 1986 年開始開發(fā)的科學(xué)繪圖工具，支持二維和三維圖形。 gnuplot 是一個(gè)命令驅(qū)動(dòng)的交互式繪圖軟件，它的功能是把數(shù)據(jù)資料和數(shù)學(xué)函數(shù)轉(zhuǎn)換為容易觀察的平面或立體的圖形，它有兩種工作方式，交互式方式和批處理方式，它可以讓使用者很容易地讀入外部的數(shù)據(jù)結(jié)果，在屏幕上顯示圖形，并且可以選擇和修改圖形的畫法，明顯地表現(xiàn)出數(shù)據(jù)的特性。 （ 2） gnuplot 執(zhí)行方法： 在終端下鍵入 gnuplot 后回車，即可啟動(dòng) gnuplot。相關(guān)參數(shù)設(shè)置： 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 電子科技大學(xué)成都學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 26 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)行場景和 “ 移動(dòng)速度變化 ” 的運(yùn)行場景分別如圖 、圖 所示 。 圖 節(jié)點(diǎn)為 70的運(yùn)行場景 第 4章 無線自組網(wǎng)絡(luò)由協(xié)議仿真 27 圖 節(jié)點(diǎn)移動(dòng)最大速度為 16m/s的運(yùn)行場景 仿真結(jié)果分析 : （ 1）路由協(xié)議定性比較 表 3種路由做出了定性比較，可以看出 3種路由協(xié)議均屬平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在路徑選擇上也都采用最短路徑策略。不同的是 DSDV 協(xié)議借助周期廣播來維護(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。而 AODV、 DSR 協(xié)議由于省略了周期廣播機(jī)制，僅僅維持那些現(xiàn)在要用的路由，從而減輕了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，使得它們在路由開銷、帶寬和耗電量方面具有一定優(yōu)勢；然而，在發(fā)送數(shù)據(jù)分組時(shí)，如果沒有去往目的節(jié)點(diǎn)的路由，則需要進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)，增加了路由發(fā)現(xiàn)時(shí)延。 電子科技大學(xué)成都學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 28 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 （ 2）仿真結(jié)果分析 運(yùn)行 TCL 仿真腳本，得到相應(yīng)的 trace 文件，然后用編寫的 gawk 程序?qū)?trace 文件進(jìn)行分析計(jì)算，得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，反復(fù)運(yùn)行計(jì)算 20 次，求出各項(xiàng)的平均值。用 gnuplot 對所得的數(shù)據(jù)畫圖，得 AODV、 DSR、 DSDV 的分組數(shù)據(jù)的端到端平均時(shí)延、丟包率、平均吞吐量和網(wǎng)絡(luò)路由開銷性能曲線圖。 ① “ 節(jié)點(diǎn)不斷增加 ” 情況下各路由協(xié)議的仿真性能如圖 所示。 圖 node delay 圖 node loss_rate 第 4章 無線自組網(wǎng)絡(luò)由協(xié)議仿真 29 圖 node thrughput 圖 node routecost 由仿真結(jié)果可以看出，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小時(shí)， DSR 的綜合性能表現(xiàn)最好。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。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷增大時(shí)，三種路由協(xié)議的性能均有不同程度的下降。 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)過程來發(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，路由偵聽開銷變大。相比之下， DSDV路由協(xié)議在路由開銷、時(shí)延、吞吐量和丟包率上均優(yōu)于其他二種路由。 ② “ 移動(dòng)速度不斷增加 ” 情況下各路由協(xié)