【正文】 的仿真時(shí)間； k：初始化 socket端口號(hào)； N：為 nam實(shí)例命名，它可能在此后用于對(duì)等的同步； g：指明 NAM窗口的幾何位置； c：進(jìn)行反向演示（模擬的逆過程）時(shí)，緩沖區(qū)所能存儲(chǔ)的活動(dòng)對(duì)象的最大值（ size）； f: 演示啟動(dòng)時(shí)所載入的文件； r：演示速度，默認(rèn)是 2ms（ ）； a：創(chuàng)建一個(gè)獨(dú)立的 nam實(shí)例； p：打印 Trace 的文件格式； S：開啟 X同步以便于圖形的調(diào)試，僅限于有 X環(huán)境的 UNIX 系統(tǒng)。 cbrgen和 setdest產(chǎn)生的文件均可以采用 source命令加入另一個(gè) Otcl腳本中，注意產(chǎn)生的文件用到了諸如 node_數(shù)組變量和 god_變量，需要在 Otcl腳本中預(yù)先建立。 setdest的使用方法如下： setdest v 1 n nodes p pause_time M max_speed t simulation_time x max_x y max_y 或 setdest v 2 n nodes s speed_type m min_speed M max_speed t simulation_time P pause_type p pause_timex max_x y max_y 其中使用到的參數(shù)定義如下： v： version_of_setdest 指定 setdest的版本； n： nodes指定場景中總節(jié)點(diǎn)數(shù)目； p： pause_time 指定了節(jié)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)到一個(gè)目的點(diǎn)后停留的時(shí)間，如果設(shè)置為0表示節(jié)點(diǎn)不做停留； s： speed_type 為 uniform/normal； m： min_speed 指定節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的最小速率； M: max_speed 指定節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的最大速率； P： pause_type 為 constant/uniform； t： simulation_time 指定了模擬場景的持續(xù)時(shí)間，單位為 s； x： max_x指定了節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)區(qū)域的長度，單位為 m； y： max_y指定了節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)區(qū)域的寬度，單位為 m； 版本不用使用的參數(shù)也有區(qū)別，需按要求使用。 拓?fù)溥\(yùn)動(dòng)場景生成工具 setdest 拓?fù)溥\(yùn)動(dòng)場景生成工具 setdest是用來隨機(jī)生成無線網(wǎng)所需的節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)場景，也即一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)在某一固定大小的矩形區(qū)域中隨機(jī)移動(dòng)。數(shù)據(jù)流生成工具 cbrgen 用來生成傳輸負(fù)載，可以產(chǎn)生移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間的 TCP 流和 CBR 流。下面是使用 nodeconfig{} 配置一個(gè)節(jié)點(diǎn)屬性的例子。 節(jié)點(diǎn)的屬性配置使用 Simulator 類的 noedconfig{} 方法，該方法采用可變的模塊化結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)不同類型的節(jié)點(diǎn)在相同的節(jié)點(diǎn)基類下定義。 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。 用 NS解釋執(zhí)行剛才編寫的 OTcl 腳本。仿真完后 , 用中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 17 頁 共 57 頁 戶可以對(duì) Trace文件進(jìn)行分析研究。 設(shè)置 Trace 對(duì)象。 建立協(xié)議代理，包栝端設(shè)備的協(xié)議綁定和通信業(yè)務(wù)量模型的建立。 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)打一次仿真的步驟大致如下： 開始編寫 OTcl 腳本。另一個(gè)是基于 C++和 OTcl 編程的層次。 NS2 仿真一般流程 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。 可 視 化 通過其中的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)畫工具 Nam,以動(dòng)畫的方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)仿真的全過程，讓整個(gè) 運(yùn)動(dòng)過 程一目了然。 仿真 NS提供了更加接近真實(shí)網(wǎng)絡(luò)的仿真環(huán)境，這是其他仿真軟件所不具備的。 圖 NS2 構(gòu)架圖 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 16 頁 共 57 頁 NS2 的特點(diǎn) 抽象 NS 模擬器在設(shè)計(jì)上能夠滿足網(wǎng)絡(luò)研究界在模擬方面的多種需。 C++和 OTcl兩種語言的對(duì)象和變量是通過 TclCL關(guān)聯(lián)起來的， C++的類和對(duì)象為編譯類和編譯對(duì)象，而 OTcl 的類和對(duì)象為解釋類和解釋對(duì)象， TclCL 是在 OTcl基礎(chǔ)上的封裝。 一 方面，由于 C++程序運(yùn)行速度快，并且可以設(shè)計(jì)精確、復(fù)雜的算法，可以用于模擬各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 ， 適合于底層的實(shí)現(xiàn)。 NS2 使用一整套C++類庫實(shí)現(xiàn)了大多數(shù)常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及鏈路層模型，利用這些類的實(shí)例可以搭建起整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的模型，而且包括具體的細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)。 NS2— 晝以來都在吸收全世界各地研究人員的成果，包括 UCB、 CMU 笏大學(xué)和 SUN 等公司的無線網(wǎng)絡(luò)方面的代碼。 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 15 頁 共 57 頁 3 NS2 仿真平臺(tái) NS2 簡介 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。在 Avalanche 系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)之間傳輸?shù)男畔⑹前凑丈鲜鲈韺?duì)原始文件塊執(zhí)行隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼操作后的編碼信息。 當(dāng)某 Peer 接收到 n 個(gè)已編碼信息 E1 ,E2... ,En后，則有： ????????????????????????????????????????????????????nnnnnnnnn BBBCBBBcccccccccEEE. .. .. .. .. .. .. .. ... .. .. .. . ... .. .. .. .. .. .212121222211121121 公式 () 如果公式 的系統(tǒng)轉(zhuǎn)移 矩陣 C 滿秩，即各編碼向量之間線性獨(dú)立，則能通過求解矩陣方程 [B1,B1.....Bn ]=C1[E1,E2.....En ]T 譯出各原始文件塊B1,B1.....Bn ，并恢復(fù)出原始文件。而言，其對(duì)應(yīng)的編碼向量為 c1 c1 + c2 c2。如果下游節(jié)點(diǎn)向 Peer B 請(qǐng)求數(shù)據(jù)包，則 Peer B按照同樣的規(guī)則將編碼后的數(shù)據(jù)信息分發(fā)給下游節(jié)點(diǎn)。隨 后， Server 節(jié)點(diǎn)將運(yùn)算后的編碼信息 E1 = B1 c 11+ B2 c12 + ....+ Bn c1n，分發(fā)中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 14 頁 共 57 頁 給 Peer A 圖 基于隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)的原理模型 假設(shè) Peer A 又下載了另外一個(gè)編碼信息塊 E2= B1 c 21+ B2 c22 + ....+ Bn c2n，該信息來自 Server 節(jié)點(diǎn)或其它鄰居節(jié)點(diǎn)，當(dāng) Peer B 對(duì) PeerA 發(fā)出下載請(qǐng)求時(shí)，PeerA 按照上述同樣的方式在有限域中選擇系數(shù) c 1 , c 2，并對(duì)當(dāng)前緩存的編碼信息塊 E1和 E2進(jìn)行線性組合，將運(yùn)算結(jié)果 E 39。 應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼的理論成果， Gkantsidis 等給出了基于隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)的原理 模型（或稱概念模型），如圖 所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼得到的改進(jìn)雖然不如在有線網(wǎng)絡(luò)中顯著，但仍能在很大程度上提高吞吐量、縮短服務(wù)時(shí)間。然而該協(xié)議需要節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)包并進(jìn)行編碼，如果網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞，可能就會(huì)耗費(fèi)較多的節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)空間。 COPE 協(xié)議要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)利用本地信息各自決定哪些數(shù)據(jù)包需要進(jìn)行編碼以及如何進(jìn)行編碼。 Katti等提出的基于機(jī)會(huì)的網(wǎng)絡(luò)編碼方法（ COPE）首次研究了網(wǎng)絡(luò)編碼在無線環(huán)境協(xié)議層面上的具體實(shí)現(xiàn)問題。麻省理工學(xué)院的 Petrovic 等人提出了一種結(jié)合網(wǎng)絡(luò)編碼的對(duì)無線信號(hào)不進(jìn)行調(diào)制的策略 [23]，并證明：運(yùn)用分布式隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼，未經(jīng)調(diào)制的無線信號(hào)能夠達(dá)到與經(jīng)過調(diào)制的無線信號(hào)一樣的吞吐中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 13 頁 共 57 頁 量，這樣就能節(jié)省大量因?yàn)槟M器件進(jìn)行 調(diào)制而消耗的能量和降低節(jié)點(diǎn)的成本。此外，還有一些學(xué)者對(duì)如何利用網(wǎng)絡(luò)編碼增加 Ad Hoc傳輸?shù)聂敯粜詥栴}進(jìn)行了研究，如 Chen 等研究在分布式天線系統(tǒng)和多入多出系統(tǒng)（ DASMIMO）中，引入網(wǎng)絡(luò)編 碼的概念，經(jīng)過理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)仿真，證明了無論有無輔助天線，網(wǎng)絡(luò)編碼都能提高網(wǎng)絡(luò)的性能，尤其是減小系統(tǒng)丟包損耗。該方法基于一種在網(wǎng)絡(luò)層和物理層平衡鏈路帶寬供需的跨層優(yōu)化策略。文獻(xiàn) [20]對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼在無線自組織網(wǎng)絡(luò)（ WirelessAd Hoc Networks）、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（ Wireless Sensor Networks）和無線網(wǎng)狀網(wǎng) (Wireless Mesh Networks)中 的應(yīng)用進(jìn)行了探討。采用隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼，即使部分網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或鏈路失效，最終在目的節(jié)點(diǎn)仍然能恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，從而增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)性和魯棒性。 無線網(wǎng)絡(luò) 由于無線鏈路的不可靠性和物理層廣播特性，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼，可以解決傳統(tǒng)路由、跨層設(shè)計(jì) 等技術(shù)無法解決的問題。而且，大多數(shù)情況下，網(wǎng)絡(luò)編碼能將應(yīng)用層組播的吞吐量提升一倍以上。通過對(duì)比測試，證明了基于網(wǎng)絡(luò)編碼的應(yīng)用層組播在網(wǎng)絡(luò)吞吐量、資源利用率等方面的性能要優(yōu)于網(wǎng)絡(luò)層組播和普通的應(yīng)用層組播。而且，應(yīng)用層組播利用的覆蓋中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 12 頁 共 57 頁 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢园葱枳兓?，這也恰好可以利用網(wǎng)絡(luò)編碼對(duì)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢。 網(wǎng)絡(luò)編碼與應(yīng)用層組播（ Application Layer Multicast， ALM）相結(jié)合也取得一定進(jìn)展。它按照編碼網(wǎng)絡(luò)分發(fā)數(shù)據(jù)的特性，在覆蓋網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建一個(gè) Kredundant 路徑圖作為網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)洌W(wǎng)絡(luò)編碼被用于圖中“瓶頸”處的數(shù)據(jù)分發(fā)。 Chou 等最早將隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼付諸實(shí)施，構(gòu)建了一個(gè)可實(shí)用化的網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)，并在 Washington 大學(xué)的 Rocketfuel 項(xiàng)目所獲得的幾個(gè) ISP 骨干網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖线M(jìn)行了仿真，取得了較好的傳輸性能。 數(shù)據(jù)分發(fā) 網(wǎng)絡(luò)編碼最直接的應(yīng)用就是數(shù)據(jù)分發(fā)，尤其是大范圍的數(shù)據(jù)分發(fā)。 網(wǎng)絡(luò)編碼的應(yīng)用 雖然網(wǎng)絡(luò)編碼提出的初衷是為改善組播傳輸網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)的傳輸性能，但隨著研究的不斷深入，網(wǎng)絡(luò)編碼表現(xiàn)出了越來越廣泛的應(yīng)用前景。因此，線性網(wǎng)絡(luò)編碼是一種有效的網(wǎng)絡(luò)編碼碼構(gòu)造方式，當(dāng)前具體的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)中均采用線性網(wǎng)絡(luò)編碼作為其碼構(gòu)造方式。如果節(jié)點(diǎn)對(duì)傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行線性操作，則稱為線性網(wǎng)絡(luò)編碼；否則稱為非線性網(wǎng)絡(luò)編碼（ Nonlinear Network Coding）。最后，在 信宿節(jié)點(diǎn)，通過逆過程的操作（譯碼），即可譯出信源發(fā)出的原始信息?？梢?，與傳統(tǒng)的路由傳輸方式相比，網(wǎng)絡(luò)編碼提升了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。按照同樣的方式，信宿 Z 也可恢復(fù)出信源發(fā)出的 b1（通過譯碼操作 b 2 + (b 1 + b2)）而同時(shí)收到 b1 和 b2。在圖 ， b1和b2都是源 s向端節(jié)點(diǎn) y和 x發(fā)出的兩個(gè)單位 bit的信息，當(dāng) b1和 b2到達(dá) w節(jié)點(diǎn)時(shí)，由于一次只能處理一個(gè)單位的信息，所以 W只能選擇發(fā)送其中之一，而另一個(gè)則必須送入等待隊(duì)列，因此，要使 Y和 Z這兩個(gè)目的節(jié)點(diǎn)都要收到這兩個(gè)信息，則 W必須至少傳送兩次；圖 ，節(jié)點(diǎn) W對(duì)輸入的信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼操作（“ +”表示模二加），然后將操作結(jié)果 b1 + b2（稱為編碼信息）發(fā)送至輸出鏈路(W,X)，然后又通過 鏈路 (X,Y)和 (X,Z)，最終傳送給信宿 Y 和 Z。 以一個(gè)簡單的具代表性的蝴蝶網(wǎng)絡(luò)來描述網(wǎng)絡(luò)編碼的思想，一下均假設(shè)每條鏈路單位時(shí)間只能傳輸單位 bit的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信息量。網(wǎng)絡(luò)編碼已成為一項(xiàng)融合信息論、代數(shù)學(xué)、圖論、網(wǎng)絡(luò)流理論和優(yōu)化理論等多學(xué)科的交叉技術(shù)，且日益引起更多研究者的關(guān)注，其對(duì) 現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議設(shè)計(jì)方法、信息交換方式和網(wǎng)絡(luò)管理模式帶來了革命性的變化。網(wǎng)絡(luò)編碼一經(jīng)提出便引起了國際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，其理論和應(yīng)用已成為通信領(lǐng)域研究的新熱點(diǎn)．網(wǎng)絡(luò)編碼在提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量、改善負(fù)載均衡、減小傳輸延遲、節(jié)省節(jié)點(diǎn)能耗、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)魯棒性等方面均顯示出其優(yōu)越性，可廣泛應(yīng)用于 Ad Hoe網(wǎng)絡(luò)，傳感器網(wǎng)絡(luò)、 P2P內(nèi)容分發(fā)、分布式文件存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域。 網(wǎng)絡(luò)編碼 (work coding)是一種融合編碼和路由的信息交換技術(shù)，在傳統(tǒng)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的路由方法基礎(chǔ)上，通過允許對(duì)接收的多個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行編碼信息融合，增加單次傳輸?shù)男畔⒘?，提高網(wǎng)絡(luò)整體性能。 網(wǎng)絡(luò)編碼的概念思想 在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，結(jié)點(diǎn)僅對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，難以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)淖畲笸掏铝亢蛶?利用率，若數(shù)據(jù)傳輸路徑出現(xiàn)瓶頸鏈路，則網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸性能將受限于瓶頸鏈路。節(jié)點(diǎn)在兩個(gè)狀態(tài)之間以一定的概率來切換，形成一個(gè)馬爾可夫鏈，概率大小由所處的移動(dòng)周期來確定。節(jié)點(diǎn)在每個(gè)周期都有兩種移動(dòng)狀態(tài)， Local epoch和 Roaming epoch。該模型根據(jù)節(jié)點(diǎn)之間聯(lián)