【正文】 packet_id = highest_packet_id 。 } else end_time[packet_id] = 1。 } receives++。 type== cbr) { if(first==0){ first_received_time= time。 trace== AGT amp。} 記錄接收到的封包個(gè)數(shù)及封包的接收時(shí)間 if (action ==r amp。} 記錄目前系統(tǒng)中最高處理封包的ID if(packet_id highest_packet_id) {highest_packet_id = packet_id。amp。amp。 type = $7。 packet_id = $6。}{ action = $1。 first_received_time=0。 receives=0。 $ns halt$ns run部分awk程序：BEGIN{程序初始化，設(shè)置一變量以記錄目前系統(tǒng)中最高處理封包的ID及已經(jīng)傳送及接收到的封包個(gè)數(shù) highest_packet_id=0。finish39。 time of simulation end=================================== Initialization ===================================Create a ns simulatorset ns [new Simulator]Setup topography objectset topo [new Topography]$topo load_flatgrid $val(x) $val(y)creategod $val(nn)Open the NS trace fileset tracefile [open w]$ns traceall $tracefileOpen the NAM trace fileset namfile [open w]$ns namtraceall $namfile$ns namtraceallwireless $namfile $val(x) $val(y)set chan [new $val(chan)]。 X dimension of topographyset val(y) 400 。 number of mobilenodesset val(rp) DSDV 。 antenna modelset val(ifqlen) 50 。 interface queue typeset val(ll) LL 。 network interface typeset val(mac) Mac/802_11 。 channel typeset val(prop) Propagation/TwoRayGround 。最后，衷心感謝各位專家在百忙之中對(duì)論文給予評(píng)審。借此機(jī)會(huì)，我向老師表示最崇高的敬意和衷心的感謝。從NS2軟件的使用、仿真腳本的編寫到對(duì)仿真結(jié)果的分析無(wú)不浸透著老師和師兄們的心血。致 謝回首近四年的大學(xué)歲月里，武漢理工大學(xué)信息工程學(xué)院的老師們給了我難忘終生的教誨，這里的同學(xué)和朋友們給了我無(wú)盡的幫助，在此，我感謝這近四年來(lái)一直引導(dǎo)我成長(zhǎng)的老師們和伴隨我成長(zhǎng)的同學(xué)們。2) 在路由協(xié)議的研究方面，對(duì)于按需路由協(xié)議還要繼續(xù)研究各種優(yōu)化策略，比如采用備份路由的優(yōu)化策略，因?yàn)锳ODV在尋徑過程中僅憑序列號(hào)來(lái)決定最佳路由，當(dāng)序列號(hào)相同時(shí)采用跳數(shù)最小的方式來(lái)確定最佳路由，無(wú)形之中使得某些次優(yōu)路由被丟棄，從而增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延。此外，我還閱讀了一定量的通信專業(yè)文獻(xiàn)，在自學(xué)能力上面給了我很大的幫助，這對(duì)我以后的學(xué)習(xí)工作是一種很好的鍛煉。4 總結(jié)與展望 總結(jié)本文研究了基于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的AODV路由協(xié)議并對(duì)其進(jìn)行仿真分析，主要完成了以下工作：1) 對(duì)AODV路由協(xié)議的特征和工作原理的分析；2) 以智能家居系統(tǒng)為無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用背景，NS2為網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)，對(duì)AODV協(xié)議進(jìn)行仿真；3) 與典型的表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議DSDV在可靠性和實(shí)時(shí)性上進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比研究；4) 通過對(duì)仿真結(jié)果的分析研究，得出結(jié)論：在保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的前提下，AODV路由協(xié)議比DSDV路由協(xié)議具有更高的可靠性，更適合應(yīng)用于智能家居系統(tǒng)中。根據(jù)上文的分析研究，針對(duì)智能家居系統(tǒng)這樣一個(gè)特點(diǎn)的應(yīng)用環(huán)境，AODV路由協(xié)議比DSDV更適合家庭內(nèi)部的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)會(huì)引起整個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化。綜合以上幾個(gè)場(chǎng)景的仿真結(jié)果，在第一個(gè)數(shù)據(jù)包成功送到時(shí)間上，AODV路由協(xié)議有很明顯的優(yōu)勢(shì)；在系統(tǒng)穩(wěn)定之后的端到端延時(shí)數(shù)值上，AODV路由協(xié)議也并沒有顯現(xiàn)出很大的劣勢(shì)，而且相對(duì)于DSDV路由協(xié)議來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)穩(wěn)定之后的端到端延時(shí)更加穩(wěn)定；在分組投遞率上面，AODV路由協(xié)議有很好的表現(xiàn)，DSDV路由協(xié)議卻出現(xiàn)了較大的丟包率，從而無(wú)法保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的被送達(dá)。如果網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)過多或者移動(dòng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速度過快時(shí)，由于DSDV路由協(xié)議需要維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的開銷較大，這會(huì)導(dǎo)致DSDV路由協(xié)議在分組投遞率上面極大的下降。AODV的分組投遞率不僅高，而且十分穩(wěn)定。在仿真場(chǎng)景3中，計(jì)算出10次仿真中每次的數(shù)據(jù)包分組投遞率，如圖36所示。由圖33及34可以看出，AODV路由協(xié)議在系統(tǒng)穩(wěn)定之后的延時(shí)波動(dòng)相對(duì)于DSDV路由協(xié)議要小一些。（3）隨著系統(tǒng)逐漸運(yùn)行穩(wěn)定，由于AODV路由協(xié)議使用路由緩沖技術(shù)，再加上數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ缼缀鯖]有太大的變化，所以后面AODV路由協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)基本不需要經(jīng)常進(jìn)行路由尋路過程，在這個(gè)階段的端到端延時(shí)與DSDV路由協(xié)議相差不大。（2）如圖33及34，DSDV在前10到12秒的時(shí)間內(nèi)幾乎都沒有數(shù)據(jù)包發(fā)送成功，第一個(gè)數(shù)據(jù)包送達(dá)時(shí)間相當(dāng)晚，這主要是因?yàn)镈SDV是表驅(qū)動(dòng)式路由，路由更新機(jī)制采用的是先驗(yàn)路由機(jī)制，在網(wǎng)絡(luò)建立的初期，如果有數(shù)據(jù)包需要發(fā)送，這時(shí)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由表未必已經(jīng)建立好，所以DSDV路徑中不見得會(huì)有可用的路徑。圖35 平均端到端延時(shí)從以上三幅圖顯示的仿真結(jié)果可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：（1）在數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畛蹼A段（前3s左右的時(shí)間內(nèi)），可以很明顯的看出AODV協(xié)議的端到端延時(shí)稍大，這主要是因?yàn)锳ODV路由協(xié)議是按需路由，屬于被動(dòng)路由，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)建立的時(shí)候并不會(huì)主動(dòng)建立網(wǎng)絡(luò)路由表，而僅當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)才回發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制從而建立相關(guān)路由信息。圖33 端到端延時(shí)（）仿真場(chǎng)景2：總共有兩個(gè)CBR數(shù)據(jù)源，其中一個(gè)CBR數(shù)據(jù)源在5s15s和20s30s這兩個(gè)時(shí)間段來(lái)回移動(dòng)，總共的仿真時(shí)間為100s，仿真得出的端到端時(shí)延結(jié)果如圖34。AWK是 Linux 中也是任何環(huán)境中現(xiàn)有的功能最強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理引擎之一。 Y dimension of topographyset val(stop) 。 routing protocolset val(x) 500 。 max packet in ifqset val(nn) 11 。 link layer typeset val(ant) Antenna/OmniAntenna 。 MAC typeset val(ifq) Queue/DropTail/PriQueue 。 radiopropagation modelset val(netif) Phy/WirelessPhy 。網(wǎng)絡(luò)仿真的主要仿真參數(shù)如下：（1） 初始仿真參數(shù)set val(chan) Channel/WirelessChannel 。但目前移動(dòng)自組網(wǎng)中路由協(xié)議通常根據(jù)路由發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)模式策略劃分，分為表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議(Table Driven ProtocolS)、按需驅(qū)動(dòng)路由(Source—Initiated OnDemand Protocols)和混合路由協(xié)議。另外，為避免修改節(jié)點(diǎn)傳輸距離，可將仿真場(chǎng)景大小、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速率同時(shí)增大到適配NS2中默認(rèn)節(jié)點(diǎn)傳輸距離，設(shè)定場(chǎng)景大小為500*400m，移動(dòng)速率為5m/s，最終建立的仿真場(chǎng)景如圖32所示。對(duì)于路由協(xié)議要求具有較小的端到端的延遲；具有較高的成功分組投遞率。端到端延遲=接收到數(shù)據(jù)包的時(shí)間發(fā)送數(shù)據(jù)包的時(shí)間本文使用端到端的分組投遞率、端到端的延遲(delay) AODV協(xié)議的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。分組投遞率=接收分組數(shù)/發(fā)送分組數(shù)=（發(fā)送分組數(shù)丟棄分組數(shù)）/發(fā)送分組數(shù)2)端到端延遲端到端時(shí)延主要包括路由查找時(shí)延、數(shù)據(jù)包在接口隊(duì)列中的等待時(shí)延、傳輸時(shí)延及MAC層的重傳時(shí)延，這個(gè)參數(shù)很好地表明了路由有效性。描述的是通過應(yīng)用層觀察到的丟失率，又反映了網(wǎng)絡(luò)所支持的最大吞吐量。在Windows平臺(tái)上按照虛擬機(jī)軟件VMware Workstation ，在該虛擬機(jī)上新建客戶機(jī)并安裝了Ubuntu ，最后還需要安裝NSG2[14]、gnuplot[15]等相關(guān)的仿真所需工具。 NS2仿真環(huán)境的搭建VMware Workstation軟件允許操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序在一臺(tái)虛擬機(jī)內(nèi)部運(yùn)行。(5) Tclmand類：提供一種機(jī)制使NS內(nèi)核向解釋器輸出簡(jiǎn)單的命令。(4) Tclobjeet類：是所有仿真對(duì)象的基類。(2) Instvar類：定義了一些方法和機(jī)制，在編譯類結(jié)構(gòu)對(duì)象的成員變量和對(duì)應(yīng)的解釋類結(jié)構(gòu)對(duì)象的成員變量之間建立映射，使兩類變量一致共享。NS2內(nèi)核的層次結(jié)構(gòu)如圖31所示。C++是一種編譯語(yǔ)言，編譯時(shí)由編譯器一次性生成可執(zhí)行代碼，運(yùn)行速度較快，但每改動(dòng)一次都需要重新編譯，比較費(fèi)時(shí)；而Otcl是一種腳本解釋語(yǔ)言，運(yùn)行時(shí)由解釋器逐行地解釋，方便修改，無(wú)需重新編譯，但運(yùn)行效率低。NS2采用C++和Otcl兩種語(yǔ)言共同工作[13]。 NS2仿真平臺(tái) NS2簡(jiǎn)介NS2，即Network Simulator Version 2，是面向?qū)ο蟮?、離散事件驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境模擬器，主要用于解決網(wǎng)絡(luò)研究方面的問題[12]。典型的用于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)研究的網(wǎng)絡(luò)仿真器主要有NS2[911]，OPNET，其中OPNET是商業(yè)軟件，價(jià)格昂貴，而NS2屬于免費(fèi)開源軟件，被世界各國(guó)的網(wǎng)絡(luò)研究者廣泛使用，在國(guó)際學(xué)術(shù)上享有很高的聲譽(yù)。這種情況下，仿真就成了最佳可供選擇的測(cè)試、評(píng)估和驗(yàn)證手段之一。3 AODV路由協(xié)議仿真研究網(wǎng)絡(luò)仿真是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的一種基本手段。反之，如果大于1/3的network diameter的話則會(huì)傳出RERR的信息給他的上游node和source告知斷線，收到RERR的node會(huì)將Unreachable Destination從routing entry刪除，當(dāng)source收到RERR如果AODV的queue中有packet要傳送的話，則會(huì)發(fā)出RREQ的信息區(qū)重新找尋路徑，如圖26所示。圖25 收到RREP后各個(gè)node的routing table改變的情形當(dāng)node3檢測(cè)到斷線，node3會(huì)判斷自己離destination的hop數(shù)是不是小于1/3的network diameter，此為AODV中的參數(shù)，會(huì)隨著網(wǎng)絡(luò)的大小而不同，如果小于1/3的network diameter則會(huì)啟動(dòng)local repair的機(jī)制，會(huì)從node3將RREQ的信息廣播出去，并且把source傳來(lái)的packet buffer在node3，直到收到RREP，才把buffer的packet送出去。圖24 收到RREQ后各個(gè)node的routing table改變的情形當(dāng)destination收到RREQ，回送RREP的信息給source，當(dāng)中間的點(diǎn)收到RREP時(shí)就會(huì)將RREP的dst IP填到routing table的destination，將RREP的org IP填到routing table的next hop建立routing table，并更新RREP的org IP為自己的IP。AODV協(xié)議的流程圖可用圖23表示：圖23 AODV協(xié)議的流程圖 AODV路由建立和維持舉例如圖24所示，有8個(gè)編號(hào)由1到8的node，當(dāng)source有TCP的資料要傳送時(shí)，AODV會(huì)將RREQ的信息廣播出去，中間的node第一次收到RREQ就會(huì)再加以廣播出去，并將RREQ的org IP填到routing table。當(dāng)中斷節(jié)點(diǎn)發(fā)送RREQ報(bào)文時(shí)，原來(lái)路徑中的上一跳節(jié)點(diǎn)和下一跳節(jié)點(diǎn)由于具有到中斷目的節(jié)點(diǎn)的活躍路由，都會(huì)發(fā)送RREP報(bào)文。當(dāng)前節(jié)點(diǎn)把轉(zhuǎn)發(fā)失敗的數(shù)據(jù)報(bào)文插入報(bào)文緩存隊(duì)列中，并把使用到的那個(gè)路由表項(xiàng)置為REPAIR狀態(tài)，然后廣播RREQ報(bào)文，同時(shí)開啟一個(gè)本地恢復(fù)定時(shí)器，如果在定時(shí)器到期時(shí)，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)仍然沒有收到RREP報(bào)文，則會(huì)把使用的路由表項(xiàng)置為DOWN。收到RERR報(bào)文的節(jié)點(diǎn)，對(duì)報(bào)文中每個(gè)不可達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，在路由表中查找以不可達(dá)目的節(jié)點(diǎn)為目的節(jié)點(diǎn)并且以RERR報(bào)文發(fā)送者作為下一跳的路由表項(xiàng)，把路由標(biāo)志置為DOWN狀態(tài)，并判斷路由表項(xiàng)的前向節(jié)點(diǎn)地址是否為空，如果不為空，則把這個(gè)不可達(dá)目的節(jié)點(diǎn)信息放入新構(gòu)造的RERR報(bào)文中。鏈路層反饋是當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文時(shí)，如果在鏈路層收到下一跳節(jié)點(diǎn)路由信息里通告目的節(jié)點(diǎn)不可達(dá)的報(bào)文，即下一跳沒有通往目的節(jié)點(diǎn)的路由，則