【正文】 exit 0 } $ns_ run 。 } $ns_ at $val(stop) $ns_ namendwireless $val(stop) $ns_ at $val(stop) stop $ns_ at puts \ end simulation \ 。隨著新一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，該課題的研究會出現(xiàn)一些新的研究熱點。 由仿真的結(jié)果可見，各路由協(xié)議還存在缺陷，因此下一步研究工作可以繼續(xù)深入研究各種路由協(xié)議，對各路由協(xié)議進行改，或綜合利用各路由協(xié)議的優(yōu)點，設(shè)計出另一種繼承了各種路由協(xié)議優(yōu)點的新協(xié)議，使得這種新協(xié)議能夠在不同的場合都能具有較好的性能。 當節(jié)點和數(shù)據(jù)流量不大時， DSR 路由協(xié)議的綜合性能比較好；而當數(shù)據(jù)流量變大時 ，DSDV 路由各項性能指標具有一定優(yōu)勢，適合傳輸節(jié)點規(guī)模大、負載流量大的業(yè)務(wù)。 對仿真結(jié)果進行分析和性能評價，為路由協(xié)議的廣泛應(yīng)用提供了重要的依據(jù)。 本文首先研究無線自組網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)和分層情況，然后分析其路由協(xié)議。移動自組網(wǎng)作為移動計算的一種特殊形式，具有其它網(wǎng)絡(luò)所不可替代的地位。 在拓撲變化頻繁的 無線自組 網(wǎng)環(huán)境中，采用按需路由協(xié)議 可減少實時路由維護的信道資源消 耗 ；在網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定的環(huán)境中，如果業(yè)務(wù)對實時性要求較高時，應(yīng)盡量采用表驅(qū)動方式的路由協(xié)議 。 表 仿真結(jié)果比較圖 表驅(qū)動路由協(xié)議 DSDV 按需驅(qū)動路由協(xié)議 丟包率 低 高 平均時延 低 高 吞吐量 低 高 路由開銷 高 低 圖 mobility_rate delay 圖 mobility_rate loss_rate 24 圖 mobility_rate throughput 圖 mobility_rate routecost 按需路由協(xié)議只有在需要一條路徑時才開始建立，如果節(jié)點在發(fā)送分組時沒有到目的節(jié)點的路由時，需要啟動相應(yīng)的路由發(fā)現(xiàn)機制搜尋路由，這樣將會產(chǎn)生一定的時延，并且當節(jié)點移動速度增加，網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)會占用大量的無線 信道資源，從而必然降低協(xié)議的效率，增大協(xié)議的掉包率、具有較大的網(wǎng)絡(luò)時延；而對于 DSDV 協(xié)議來講，當 節(jié)點移動速度的增加，網(wǎng)絡(luò)拓撲變化變快，要想實時維護拓撲結(jié)構(gòu)需要大量的 控制 信息，這些控制信息 同樣 將會占用大量的無線信道資源，從而影響用戶數(shù)據(jù)報文的發(fā)送，降低了系統(tǒng)吞吐量 。相比之下， DSDV 路由協(xié)議在路由開銷、時延、吞吐量和丟包率上均優(yōu)于其他二種路由。當網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷增大時，三種路由協(xié)議的性能均有不同程度的下降 。 圖 node delay 圖 node loss_rate 圖 node thrughput 圖 node routecost 23 由仿真結(jié)果可以看出，當網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小時， DSR 的綜合性能表現(xiàn)最好。用 gnuplot 對所得的數(shù)據(jù)畫圖，得 AODV、 DSR、 DSDV 的分組數(shù)據(jù)的端到端平均時延、丟包率、平均吞吐量和網(wǎng)絡(luò)路由開銷性能曲線圖。而 AODV、 DSR 協(xié)議由于省略了周期廣播機制，僅僅維持那些現(xiàn)在要用的路由，從而減輕了網(wǎng)絡(luò)的負擔，使得它們在路22 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，如果沒有去往目的節(jié)點的路由，則需要進行路由發(fā)現(xiàn)，增加了路由發(fā)現(xiàn)時延。 圖 節(jié)點為 70 的運行場景 21 圖 節(jié)點移動最大速度為 16m/s的運行場景 仿真結(jié)果分析 （ 1）路由協(xié)議定性比較 表 對 3 種路由做出了定性比較，可以看出 3 種路由協(xié)議均屬平面拓撲結(jié)構(gòu)，在路徑選擇上也都采用最短路徑策略。 （ 2） gnuplot 執(zhí)行方法： 在終端下鍵入 gnuplot 后回車，即可啟動 gnuplot。 如果程序較長，一般將 gawk 程序存為一個文件，即 Patterns 與 actions 寫在一個文件名為 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。 （ 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。 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）。 gawk 是 GUN 所開發(fā)的 awk，最初在 1986 年完成，之后不斷地被改進、更新。 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。 （ 19）接收分組的目的 IP 地址：格式為 “ 節(jié)點號 .端口號 ” （ 20）分組的 TTL 值。 （ 1517） “ ” 為分隔符。 （ 12）發(fā)送節(jié)點的 MAC 地址。 （ 10）發(fā)送節(jié)點在無線信道上發(fā)送該分組所期望的時間值。 （ 8）分組類型。 （ 56） “ ” 為分隔符。 （ 3）處理該事件節(jié)點的節(jié)點 ID。 exit 0 18 無線 Trace 文件格式 下面是無線 Trace 文件的一個例子： 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） 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。 nam 的功能是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)模擬軟件或真實環(huán)境里的特定格式的 trace 輸出文件來運行動畫，例如 Trace 文件常常來自 NS 模擬器或者 Tcpdump 軟件的輸出。 （ 1） nam 簡介 nam 最初在 1990 年由 Steven McCanne 開發(fā)，用于在網(wǎng)絡(luò)研究中利用動畫演示包的傳輸過程。 （ 2） TCP 流的隨 機生成： cbrgen 工具可以用來隨機生成 TCP 流，命令格式如下： ./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： 當節(jié)點不斷增加時各路由協(xié)議的性能變化和當移動速度不斷增加時各路由17 協(xié)議的性能變化的相關(guān)參數(shù)如表 所示。 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 無線自組網(wǎng)路由模擬的實現(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，首先要建立移動場景，即移動節(jié)點的范圍及其拓撲對象。運動方法有： （ 1）方法一：確定節(jié)點的起始和終止位置： $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)點隨機移動。 移動節(jié)點可以在一個三維拓撲中運動，然而實際上第三維（ Z 軸）并沒有被使用。所謂點的配置就是在節(jié)點創(chuàng)建之前設(shè)定節(jié)點的各項屬性，可以使用模擬器對 ns 的內(nèi)部過程 nodeconfig{}來配置節(jié)點的屬性。移動節(jié)點的結(jié)構(gòu)如圖 所示。 移動節(jié)點的 結(jié)構(gòu) 移動節(jié)點是由一系列的網(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、接口隊列、 MAC 層、網(wǎng)絡(luò)接口層。 5 無線自組網(wǎng)路由協(xié)議的仿真 移動節(jié)點 14 無線模型的核心是移動節(jié)點，它代表實際無線網(wǎng)絡(luò)中的站點。 端到端平均時延 =數(shù)據(jù)包總數(shù) 所用時間源節(jié)點數(shù)據(jù)包成功傳輸 （ ） （ 3）路由開銷：單位數(shù)據(jù)包個數(shù)所引起的額外路由分組個數(shù)，包括 RREQ（ Route Request，路由請求）、 RREP（ Route Reply，路由應(yīng)答）、 RRER（ Route Error，路由錯誤）等，該統(tǒng)計量反應(yīng)了路由協(xié)議的效率，計算公式見式 （ ） 。 丟包率 =發(fā)送分組數(shù)未接收到的分組數(shù) （ ） （ 2）端到端平均時延：指單位數(shù)據(jù)包從源節(jié)點到目的節(jié)點所用的時間，時延越小，說明響應(yīng)越快，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量越令人滿意。在單位時間內(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，當然這個數(shù)字越小越好。這樣鏈路根據(jù)相鄰兩個節(jié) 點的高度值來確定向上或向下的方向。 TORA 協(xié)議包括 3 個基本模塊：路由的創(chuàng)建、路由的維護和路由的刪除。 臨時排序路由算法 TORA TORA(Temporally Ordered Routing Algorithm)協(xié)議稱為臨時排序路由算法，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)、 高效率和較好的擴充性，比較適合高度動態(tài)移動、多跳的無線網(wǎng)絡(luò)，其主13 要特點是控制報文定位在最靠近拓撲變化的一小部分節(jié)點處，因此節(jié)點只保留鄰近點的路由信息。當 RREQ 消息到達目的節(jié)點 D 或任何一個到目的節(jié)點路由的中間節(jié)點時， D 或該中間節(jié)點將向 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。當源節(jié)點 S 向目的節(jié)點 D 發(fā)送數(shù)據(jù)時，它首先檢查緩存是否存在未過期的到目的節(jié)點的路由，如果存在，則直接使用可用的路由，否則啟動路由發(fā)現(xiàn)過程。 動態(tài)源路由協(xié)議 DSR DSR(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。只要路由是活動的，路由表就要一直維護下去。發(fā)現(xiàn)多條路由時，源節(jié)點會選擇一條SID 大、跳數(shù)少的最優(yōu)路由。然后該節(jié)點將沿著反向路由發(fā)回一個 RREP， RREP 到達源節(jié)點后路由發(fā)現(xiàn)過程結(jié)束。源節(jié)點首先廣播一個攜帶目的節(jié)點信息的路由分組（ RREQ），其鄰居節(jié)點依次向周圍節(jié)點廣播此路由分組，廣播 RREQ 前會無線自組網(wǎng)路由協(xié)議 表驅(qū)動路由協(xié)議 按需驅(qū)動路由協(xié)議 DSDV CGSR WRP DSR TORA AODV 12 建立此節(jié)點到源節(jié)點的路由，直到路由分組到達目的節(jié)點或者一個中間節(jié)點，這個節(jié)點包含目的節(jié)點的路由信息，就不再廣播 RREQ。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。如果兩個更新分組有相同的序列號，則選擇跳數(shù)最小的，使路由最優(yōu)（最短）。路由表表項包括