【導(dǎo)讀】隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，路由選擇技術(shù)成為移動(dòng)無線自組織網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一。何針對(duì)各種特定的應(yīng)用場(chǎng)景提出與之對(duì)應(yīng)的協(xié)議，是當(dāng)前研究的主要問題。量路由協(xié)議)、AODV、DSR，進(jìn)行仿真研究。并分析各自所適用的環(huán)境以及存在的缺點(diǎn)，提出自己的看法。1)查閱文獻(xiàn)資料，對(duì)AdHoc網(wǎng)絡(luò)有個(gè)全局的認(rèn)識(shí)與了解；Otcl和C++，并且能熟練的用平臺(tái)搭建符合自己定義的網(wǎng)絡(luò)模型；具繪制出直觀的圖形；6)通過對(duì)最終結(jié)果圖的比較分析，得出如下結(jié)論：DSDV協(xié)議在小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，用于低速，低負(fù)載的環(huán)境中。AODV協(xié)議在各種環(huán)境中的性能參數(shù)都很好，都很穩(wěn)定，因。此比較適合網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大，拓?fù)渥兓欤?fù)載大的場(chǎng)景中。DSR協(xié)議整體表現(xiàn)來看，不受

　　

【正文】 沖管、 CBO(包括優(yōu)先權(quán)和 Roundrobin 調(diào)度 )。各種公平隊(duì)列包括： FQ， SFQ， DRR等。 5)通信量仿真方面， NS 提供了許多通信應(yīng)用，如 FTP，它產(chǎn)生較大的峰值數(shù)據(jù)傳輸； Tel 則根據(jù)相應(yīng)文件隨機(jī)選取傳輸數(shù)據(jù)的大小。此外， NS 提供了四種類型的通信 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè) 論文 18 量產(chǎn)生器： EXPOO，根據(jù)指數(shù)分布 (On/Off)產(chǎn)生通信量，在 On 階段分組以固定速率發(fā)送， Off 階段不發(fā)送分組， On/Off 的分布符合指數(shù)分布，分組尺寸固定； POO，根據(jù)Pareto 分布 (On/Off)產(chǎn)生通信量，它能 用來產(chǎn)生長(zhǎng)范圍相關(guān)的急劇通信量； CBR，以確定的速率產(chǎn)生通信量，分組尺寸固定，可在分組間隔之間產(chǎn)生隨機(jī)抖動(dòng)； Traffic Trace，根據(jù)追蹤文件產(chǎn)生通信量。 的網(wǎng)絡(luò)仿真方法和一般過程 圖 仿真流程圖 確定模擬的目標(biāo) 分析是否可以利用有的模塊完成模擬 編寫 OTcl 模擬腳本 運(yùn)行模擬腳本 對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析 分析是否可以利用有的模塊完成模擬 修改 NS2 組件，可能需要修改 OTcl 和 C++代碼 模擬 結(jié)束 需要修改組件 否 不需修改腳本或 NS2 組件 修改腳本 是 設(shè)計(jì)仿真模型 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè) 論文 19 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)仿真前，首先分析仿真涉及哪個(gè)層次， NS 仿真分兩個(gè)層次：一個(gè)是基于OTcl 編程的層次。利用 NS 已有的網(wǎng)絡(luò)元素實(shí)現(xiàn)仿真，無需修改 NS 本身，只需編寫 OTcl腳本。 另一個(gè)是基于 C++和 OTcl 編程的層次。如果 NS 中沒有所需的網(wǎng)絡(luò)元素，則需要對(duì) NS 進(jìn)行擴(kuò)展，添加所需網(wǎng)絡(luò)元素，即添加新的 C++和 OTcl 類，編寫新的 OTcl 腳本。 假設(shè)用戶已經(jīng)完成了對(duì) NS 的擴(kuò)展，或者 NS 所包含的構(gòu)件已經(jīng)滿足了要求，那么進(jìn)行一次仿真的步驟大致如下： 1)開始編寫 OTcl 腳本。首先配置模擬網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，此時(shí)可以確定鏈路的基本特性，如延遲、帶寬和丟失策略等。 2)建立協(xié)議代理，包括端設(shè)備的協(xié)議綁定和通信業(yè)務(wù)量模型的建立。 3)配置業(yè)務(wù)量模型的參數(shù)，從而確定網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)量分布。 4)設(shè)置 Trace 對(duì)象。 NS 通過 Trace 文件來保存整個(gè)模擬過程。仿真完后，用戶可以對(duì) Trace 文件進(jìn)行分析研究。 5)編寫其他的輔助過程，設(shè)定模擬結(jié)束時(shí)間，至此 OTcl 腳本編寫完成。 6)用 NS 解釋執(zhí)行剛才編寫的 OTcl 腳本。 7)對(duì) Trace 文件進(jìn)行分析，得出有用的數(shù)據(jù)。 8)調(diào)整配置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)量模型，重新進(jìn)行上述模擬過程。 采用兩級(jí)體系結(jié)構(gòu)，為了提高代碼的執(zhí)行效率， 將數(shù)據(jù)操作與控制部分的實(shí)現(xiàn)相分離，事件調(diào)度器和大部分基本的網(wǎng)絡(luò)組件對(duì)象后臺(tái)使用 C++實(shí)現(xiàn)和編譯，稱為編譯層，主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù) 包的處理； 的前端是一個(gè) OTcl 解釋器，稱為解釋層，主要功能是對(duì)模擬環(huán)境的配置、建立。從用戶角度看， 是一個(gè)具有仿真事件驅(qū)動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件對(duì)象庫和網(wǎng)絡(luò)配置模塊庫的 OTcl 腳本解釋器。 中編譯類對(duì)象通過 OTcl 連接建立了與之對(duì)應(yīng)的解釋類對(duì)象，這樣用戶間能夠方便地對(duì) C++對(duì)象的函數(shù)進(jìn)行修改與配置，充分體現(xiàn)了仿真器的一致性和靈活性。 的應(yīng)用范圍 NS 設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是基于網(wǎng)絡(luò)仿真，它集成了多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 (如 TCP/IP， UDP)，業(yè)務(wù)類型 (如 FTP， Tel， Web， CBRamp。VBR 等 )，路由排隊(duì)管理機(jī)制 (如 Drop Tail， REDamp。CBQ等 )，路由算法 (如 Dijkstra 算法等 )。 此外， NS 還集成了組播業(yè)務(wù)和應(yīng)用于局域網(wǎng)仿真有關(guān)的部分 MAC 層協(xié)議。其仿真主要針對(duì)路由層，傳輸層，數(shù)據(jù)鏈路層展開的。因此， NS 可以進(jìn)行對(duì)固定，無線，衛(wèi)星以 及混合等多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的仿真 [14]。 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè) 論文 20 仿真 模型 的 建立 隨機(jī)移動(dòng)模型以及流量生成器的設(shè)置 要進(jìn)行仿真模擬必須在某個(gè)特定的場(chǎng)景下，同時(shí)為了評(píng)價(jià)各路由算法在不同場(chǎng)景下的性能，需要設(shè)置多個(gè)模型。另外為了逼真的模擬實(shí)際情況，我所 設(shè)計(jì) 的仿真模型中 ，各個(gè) 節(jié)點(diǎn) 的 位置是隨機(jī)分布的，隨機(jī)移動(dòng)的，速率 也 是隨機(jī)變化的。因此須使用 自帶的隨機(jī)移動(dòng)模型 setdest 和流量生成器 cbrgen。 設(shè)置方法如下： 1)進(jìn)入 setdest 所在根目錄，打開終端窗口，輸入命令 ./setdest v 1 n nodes p pause time M max speed t simulation time x max X y max Y 例如，其中一個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)我所設(shè)置這樣一個(gè)場(chǎng)景模型：無線網(wǎng)絡(luò)中存在有 20 個(gè)節(jié)點(diǎn)，在仿真 開始的時(shí)候 (即在仿真開始 0 秒 的時(shí)候 )發(fā)送數(shù)據(jù)， 每個(gè)節(jié)點(diǎn)的 最大 移動(dòng) 速度是 10M/S， 仿真模擬的 總時(shí)間是 60 秒鐘 ， 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為長(zhǎng) 100 米，寬 100 米，在這個(gè)模擬 環(huán)境中 ，每個(gè)節(jié)點(diǎn) 隨機(jī) 移動(dòng) ， 仿真結(jié)束， 將結(jié)果輸出到 “m20”文件中保存， 所采用的命令格式為： ./setdest –v 1 –n 20 –p –M 10 –t 60 –x 100 –y 100 m20 2)進(jìn)入 cbrgen 所在根目錄，打開終端窗口，輸入命令 ns [type cbr|tcp] [nn nodes] [seed seed] [mc connections] [rate rate] 例如， 在本次模擬中， 我需要產(chǎn)生這樣一個(gè)流量 模型：無線網(wǎng)絡(luò)中存在有 20 個(gè)節(jié)點(diǎn)， 其中某些個(gè)節(jié)點(diǎn) 以每秒 2 個(gè)包的速度發(fā)送 數(shù)據(jù)包，應(yīng)用層的代理設(shè)置為 CBR， 每個(gè)節(jié)點(diǎn)的 最大連接數(shù)為 30 個(gè)連接， 仿真結(jié)束， 將結(jié)果輸出到 “cbr20”這個(gè) 文件中保存 ， 所采用的命令格式為： ns –type cbr –nn 20 –seed –mc 30 –rate cbr20 因?yàn)楸敬畏抡嫔婕暗蕉鄠€(gè)場(chǎng)景，多個(gè)模型 的仿真，所以不在此一一例舉，具體在下文說明。 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè) 論文 21 仿真模型參數(shù) 表 仿真模型的參數(shù)設(shè)置 節(jié)點(diǎn)數(shù) (nn) 20 30 40 50 60 70 80 路由協(xié)議 (rp) DSDV， AODV， DSR 場(chǎng)景長(zhǎng) (x) 1000M 場(chǎng)景寬 (y) 1000M 節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到目的地后的停留時(shí)間 (p) 0S(即停即走 ) 仿真持續(xù)時(shí)間 (t) 100S 節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速度 (speed) 隨機(jī)，最大 10M/S 仿真產(chǎn)生的場(chǎng)景圖如下 圖 20 個(gè)節(jié)點(diǎn)與 80 個(gè)節(jié)點(diǎn)的仿真場(chǎng)景圖 仿真關(guān)鍵代碼說明 set val(chan) Channel/WirelessChannel set val(mac) Mac/802_11 set val(ifq) Queue/DropTail/PriQueue set val(x) 1000 set val(y) 1000 set val(cp) /home/zgl/ set val(sc) /home/zgl/ 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè) 論文 22 set val(nn) 20 set val(seed) set val(stop) set val(tr) set val(nam) set val(rp) DSDV 以上這段代碼是設(shè)置仿真環(huán)境的全局參數(shù)。包括使用的無線通信信道 (chan)。 MAC通信使用 協(xié)議 (mac)，路由協(xié)議的接口隊(duì)列位置 (ifq)。無線拓?fù)洵h(huán)境范圍 (x,y)， 隨機(jī)移動(dòng)模型 (cp)，流量模型 (sc)，節(jié)點(diǎn)數(shù) (nn)，模擬時(shí)間 (stop)，所采用的路由協(xié)議 (rp)等。值得注意的是因?yàn)?DSR 協(xié)議所采用的接口隊(duì)列和其他兩中協(xié)議不同，所以進(jìn)行 DSR 模擬的時(shí)候，需要改成 : set val(ifq) CMUPriQueue for {set i 0} {$i $val(nn)} {incr i} { set node_($i) [$ns_ node] $node_($i) randommotion 0 } for {set i 0} {$i $val(nn) } {incr i} { $ns_ initial_node_pos $node_($i) 50 } for {set i 0} {$i $val(nn)} {incr i} { $ns_ at $val(stop) $node_($i) reset } 以上代碼用 for 函數(shù)創(chuàng)建無線接地及相關(guān)屬性。其中， set node_($i) [$ns_ node]是用來創(chuàng)建無線節(jié)點(diǎn)。 $ns_ initial_node_pos $node_($i) 50 是用來設(shè)置在 nam 中，無線節(jié)點(diǎn)顯示大小。 $ns_ at $val(stop) “$node_($i) reset” 調(diào)用 $val(stop)用來設(shè)定仿真截止的時(shí)間，即仿真持續(xù)時(shí)間，并在結(jié)束之后，將節(jié)點(diǎn)的屬性重置，以便于下 一次模擬 [12]。 source $val(cp) source $val(sc) 以上代碼用來調(diào)用 之前用移動(dòng)模型和流量模型創(chuàng)建的模型文件。因數(shù)據(jù)量過于龐大，節(jié)選其中主要內(nèi)容如下 移動(dòng)模型： $node(0) set X_ $node(0) set Y_ $node(0) set Z_ $node(1) set X_ $node(1) set Y_ $node(1) set Z_ $node(2) set X_ $node(2) set Y_ 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè) 論文 23 $node(2) set Z_ $god setdist 1 2 1 $god setdist 0 2 2 $god setdist 0 1 1 set god [God instance] $ns at $node(1) setdest $ns at $node(1) setdest 設(shè)定無線節(jié)點(diǎn)的空間坐標(biāo)，因?yàn)槭瞧矫婺M，故將 Z 軸統(tǒng)一設(shè)為 0. $god setdist 1 2 1 表示節(jié)點(diǎn) 1 和節(jié)點(diǎn) 2 之間的跳數(shù)為 1.$ns at “$node(1) setdest ”表示節(jié)點(diǎn) 1 在仿真 20 秒的時(shí)候，從起始位置移動(dòng)到 (500,900)位置，速度為 2M/S。 流量模型： set udp(0) [new Agent/UDP] $udp(0) set fid_ 1 $ns attachagent $node(0) $udp(0) set null(0) [new Agent/Null] $ns attachagent $node(2) $null(0) set cbr(0) [new Application/Traffic/CBR] $cbr(0) set packetSize_ 200 $cbr(0) set interval_ $cbr(0) set random_ 1 $cbr(0) set maxpkts_ 10000 $cbr(0) attachagent $udp(0) $ns connect $udp(0) $null(0) $ns at $cbr(0) start 設(shè)定流量策略。 節(jié)點(diǎn) 0 綁定 UDP 代理和 節(jié)點(diǎn) 1 綁定 接收的 NULL 代理。并指定應(yīng)用層的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)為 CBR,$cbr set 后面表示設(shè)置具體的 CBR 參數(shù)。 然后用 $ns connect 將UDP 代理和接收端代理綁定起來。最后在模擬開始 10 秒的時(shí)候，開始發(fā)送數(shù)據(jù)。 仿真結(jié)果的分析 數(shù)據(jù)的處理 在 設(shè)置中，將仿真過程所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量文件都保存在了一個(gè) trace 文件中，他記錄了仿真過程中的全部信息，包括收發(fā)包情況，模擬時(shí)間，數(shù)據(jù)包類型，數(shù)據(jù)包大小，源、目的節(jié)點(diǎn)地址等信息。但是 trace 文件非常冗 長(zhǎng)，大小動(dòng)輒 10 多兆，幾十萬條記錄，手動(dòng)去分析很麻煩。因此，需要采用到 awk 程序語言來編寫分析腳本，來計(jì)算路由協(xié)議的各項(xiàng)性能指標(biāo)。 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè) 論文 24 平均端到端延時(shí) 所有的從發(fā)送端應(yīng)用層到目的節(jié)點(diǎn)應(yīng)用層接收到的所有分組的平均延時(shí)。延時(shí)包括：發(fā)送信息傳輸延時(shí)、擁塞延時(shí)、等待延時(shí)等。該指標(biāo)說明了網(wǎng)絡(luò)的時(shí)效性。具體程序?qū)崿F(xiàn)如下： BEGIN { highest_packet_id = 0。 delaysum = 0。 i = 0。 設(shè)置 變量 } { action = $1。 time = $2。 packet_id = $6。 type = $7。 將 trace