【正文】 源 ； 傳感節(jié)點是目標(biāo)信息的監(jiān)測者 ， 數(shù)量眾多但資源有限 ， 節(jié)點間以無線多跳的無中心方式連接 ； 觀測節(jié)點作為接收者 (Sink)和控制者 (Commander)， 監(jiān)聽和處理網(wǎng)絡(luò)事件消息 ， 向網(wǎng)絡(luò)發(fā)布查詢請求或派發(fā)任務(wù)。 在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中 ， 要求提供有保證的差別服務(wù) ,同時能在全網(wǎng)范圍內(nèi)實現(xiàn)資源的充分有效利用 ， QoS 路由是解決該問題的關(guān)鍵技術(shù)之一。 WSN 的 QoS路由 近年來 ,已提 出多種針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議 ， 但大都假定服務(wù)基于單一的盡力而為 (besteffort)模型。 (4)節(jié)點數(shù)據(jù)時空分布，有較大冗余，應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)聚合。 (2)可擴展性，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量與 MANET 相比要高幾個數(shù)量級，節(jié)點可能無全局唯一地址標(biāo)識。與傳統(tǒng)的通信網(wǎng) 絡(luò)和移動自組網(wǎng)絡(luò) (MANET)有著顯著的不同，其路由協(xié)議不能移用傳統(tǒng)的路由技術(shù)，使得相應(yīng)的研究更具有挑戰(zhàn)性。 OPNET Modeler建模 流程 OPNET Modeler 的建模過程如圖 13 所示。快速地驗證仿真或發(fā)現(xiàn)仿真中存 在的問題， OPNET 本身有自己的調(diào)試工具 ——OPNET Debugger(ODB)。 Modeler 可以在仿真中或仿真后顯示模型行為的動畫，使得仿真平臺具有很好的演示效果。 Modeler 仿真結(jié)果的顯示界面十分友好，可以輕松刻畫和分析各種類型的曲線，也可將曲線導(dǎo)出到電子表格中。使用 Modeler 進(jìn)行開發(fā)的仿真平臺，使仿真的效率相當(dāng)高。 Modeler 中源碼全部開放，用戶可以根據(jù)自己的需要添加、修改已有的源碼。 OPNET 的核心已經(jīng) 嵌入了眾多協(xié)議，因此對于很多協(xié)議，無需進(jìn)行額外的編程。 (4)對協(xié)議編程的全面支持。有限狀態(tài)機加上標(biāo)準(zhǔn)的 C/C++以及 OPNET本身提供的 400 多個庫函數(shù)構(gòu)成了 Modeler 編程的核心。在過程層次使用有限狀態(tài)機來對協(xié)議和其他過程進(jìn)行建模，在有限狀態(tài)機的狀態(tài)和轉(zhuǎn)移條件中使用 C/C++語言對任何過程進(jìn)行模擬。這也是 Modeler 建模的重要機制，這種機制有利于項目的管理和分工。在過程層次模擬單個對象的行為，在節(jié)點層次中將其互連成設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)層次中將這些設(shè)備互連組成網(wǎng)絡(luò)。 (2)簡單明了的建模方法。 節(jié)點模型 (node model)由進(jìn)程模型構(gòu)成，可以組成完整的協(xié)議棧，真實的反映所建模設(shè)備的特性。 進(jìn)程模型 (process model)的基礎(chǔ)是用有限狀態(tài)機 FSM(Finite State Machine)來描述各種協(xié)議。 OPNET Modeler的主要特性 OPNET Modeler 的主要特性包含以下幾點： (1)層次化的網(wǎng)絡(luò)模型。 對于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和管理，一般分為 3 個階段：第一階段為設(shè)計階段，包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計，協(xié)議的設(shè)計和配置以及網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的設(shè)計和選擇；第 二階段為發(fā)布階段，設(shè)計出的網(wǎng)絡(luò)能夠具有一定的性能，如吞吐率、響應(yīng)時間等等；第三階段為實際運營中的故障診斷、排錯和升級優(yōu)化。 1987 年 OPNET公司發(fā)布了其第一個商業(yè)化的網(wǎng)絡(luò)性能仿真軟件，提供了具有重要意義的網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化工具，使得具有預(yù)測性的網(wǎng)絡(luò)性能管理和仿真成為可能。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法通常包括以下四種：經(jīng)驗方法、物理實驗、理論計算和網(wǎng)絡(luò)仿真，表 11 在可靠性、實現(xiàn)成本、可實現(xiàn)性和適用網(wǎng)絡(luò)規(guī)模四個方面對以上四種方法做出了比較。 隨著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和規(guī)模越來越復(fù)雜化以及網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來越多樣化，單純地依靠經(jīng)驗進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的研發(fā)以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的開發(fā)，已經(jīng)不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，因而急需一種科學(xué)的手段來反映和預(yù)測網(wǎng)絡(luò)的性能，網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)應(yīng)運而生。 (Simulation)？ 網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)是一種通過建立網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)鏈路的統(tǒng)計模型 ， 并模擬網(wǎng)絡(luò)流量的傳輸 ， 從而獲取網(wǎng)絡(luò)設(shè)計或優(yōu)化所需要的網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)的仿真技術(shù) 。應(yīng)用層為不同的應(yīng)用提供了一個相對統(tǒng)一的高層接口；如果需要，傳輸層可為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)保持?jǐn)?shù)據(jù)流或保證與 Inter 連接；網(wǎng)絡(luò)層主要關(guān)心數(shù)據(jù)的路由；數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)調(diào)無線媒質(zhì)的河海大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 1 章 概述 5 訪問，盡量減少相鄰節(jié)點廣播時的沖突；物理層為系統(tǒng)提供了一個簡單、穩(wěn)定的調(diào)制、傳輸和接收系統(tǒng)。 能量供應(yīng)模塊 傳感器 A C / D C 處理器 存儲器 網(wǎng)絡(luò) 收發(fā)器 MA C 傳感器模塊 處理器模塊 無線通信模塊 圖 11 隨著應(yīng)用和體系結(jié)構(gòu)的不同，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議棧也不盡相同，圖12 是傳感節(jié)點使用的最典型的協(xié)議模型。而匯節(jié)點作為一個特殊節(jié)點，可以通過 Inter、移動通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星等與監(jiān)控中心通信。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)典型工作方式如下：使用飛行器將大量傳感 器節(jié)點拋散到感興趣的區(qū)域，節(jié)點通過自組織快速形成一個無線網(wǎng)絡(luò)。作為數(shù)據(jù) 中轉(zhuǎn)站，節(jié)點除了完成采集任務(wù)外，還要接收鄰居節(jié)點的數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)發(fā)給距離基站更近的鄰居節(jié)點或者直接轉(zhuǎn)發(fā)到基站或匯節(jié)點，作為簇頭節(jié)點，節(jié)點負(fù)責(zé)收集該簇內(nèi)所有節(jié)點采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)融合后，發(fā)送到基站或匯節(jié)點。節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中可以充當(dāng)數(shù)據(jù)采集者、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站或組頭、簇頭節(jié)點的角色。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由許許多多個功能相同或不同的無線傳感器節(jié)點組成。傳感器節(jié)點集成傳感器件、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊，并通過自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。 河海大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 1 章 概述 3 第 1 章 概述 絡(luò) (WSN)概述 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取和處理技術(shù)，是一種新型的、無基礎(chǔ)設(shè)施的、自組織的無線網(wǎng)絡(luò)。 第四章在理論分析的基礎(chǔ)上，初步建立了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的流量模型，不斷地對建立的模型進(jìn)行仿真配置、收集統(tǒng)計量，運行仿真并查看、分析結(jié)果，在反復(fù)的實驗中改進(jìn)完善所建模型。 第三章對 OPNET 的流量建模機制進(jìn)行了分析與研究。 第二章對 WSN 的 QoS 路由進(jìn)行了研究與仿真。 第一章為概述部分，鑒于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和 OPNET 仿真平臺都是較新的 理論和技術(shù)，我在這一章中用了較大的篇幅對其進(jìn)行介紹。OPNET 作為一種新的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計工具，以其獨有的方法為網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計提供了客觀、可靠的定量依據(jù)，縮短了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期，提高了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中決策的科學(xué)性。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和規(guī)劃方法主要靠經(jīng)驗，對復(fù)雜的大型網(wǎng)絡(luò)，很多地方由于無法預(yù)知而抓不住設(shè)計的要點。 可是在今天這樣信息飛速發(fā)展的時代，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和規(guī)模日益復(fù)雜龐大，表現(xiàn)出多種類型的網(wǎng)絡(luò)日益走向融合，業(yè)務(wù)種類增加，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載也日益繁重，新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)層出不窮，如何規(guī)劃和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為一個極富挑戰(zhàn)性的課題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境與軍事監(jiān)控，地震與氣候預(yù)測、地下、深水以及外層空間探索等許多方面都具有廣泛的應(yīng)用前景。D work facilities and explode work protocols. A scientific method is badly needed to reflect and predict the capabilities of the work. Then OPNET emerges as the times require. This design is in the OPNET surroundings. First, on the basis of analyzing the problem of QoS routing in the wireless sensor works, a new distributed QoS routing algorithm according to the minimum node energies on path and minimum hop counts has been proposed by extending Directed Diffusion. Then the model is designed. By analyzing the results of simulation, I find this porosed algorithm can provide differential services both for realtime traffic and besteffort traffic, achieve the energycostbalancing on the whole work and prolong the work lifetime by 500%. Second, I emphasize my attention on the flow project of WSN and make modeling and simulation about it. From the simulation results, I know the impact of portfolio towards the throughput of the work, data lose rate and pointtopoint delay. By mapping the portfolio with the resources, we may decrease congestion, improve the characteristics of the work and its security. Through Oping, we’re to increase the reliability and accuracy of work programming and designing. Of course, there will be less risk of investment and less wastes which are unnecessary. Keywords: wireless sensor work (WSN), OPNET simulation, QoS routing, directed diffusion, flow project, throughput, delay 河海大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 目錄 目 錄 中文摘要 .............................................................................................................. Ⅰ 英文摘要 .............................................................................................................. Ⅱ 引言 ........................................................................................................................ 1 第 1 章 概述 .......................................................................................................... 3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) (WSN)概述 .................................................................. 3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基本概念 ............................................................. 3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信結(jié)構(gòu) ......................................................... 3 網(wǎng)絡(luò)仿真 .................................................................................................. 5 什么叫仿真（ Simulation）？ ....................................................... 5 仿真的意義 ..................................................................................... 5 OPNET 簡介 ............................................................................................ 6 OPNET 的歷史和現(xiàn)狀 ................................................................... 6 OPNET Modeler 的主要特性 ........................................................ 6 OPNET Modeler 建模流程 .......