【正文】 、吞吐量等參數(shù)對仿真結(jié)果進行分析和性能評價。關(guān)鍵詞：無線自組網(wǎng)；路由協(xié)議；仿真；NS2；性能分析Research and Simulation of the Ad Hoc Routing Protocol Based on NS2LI Congying(2010 Year Student of the Information Management and Information System Dept. Hunan City University, Yiyang, Hunan, 413000, China)Abstract: Ad Hoc is a multihop, temporary, free mobile network with no doesn’t need existed infrastructure to support and it is constructed rapidly at anytime and particularity of Ad Hoc determines the specificity and importance of Routing Protocol. So we should design professional routing protocols and algorithms for Ad Hoc. This article researches the architecture and stratification of Ad Hoc , and then analyzes the routing protocol. By parison, select the monly used tabledriven routing protocol DSDV and ondemand driven routing protocol AODV and DSR for the study, use the network simulator NS2 to simulate. The delay, loss rate and throughput are selected as parameters to analyze the routing protocols and we evaluate their performance. The results show that when nodes and data trafiics are not large, the overall performance of DSR is the best。 routing protocol。 NS2。近年來，移動通信技術(shù)得到了飛速發(fā)展和普及。這些技術(shù)的出現(xiàn)，極大地方便了人們的生活，同時也推動了無線通信技術(shù)的發(fā)展。其應(yīng)用范圍可以覆蓋工業(yè)、商業(yè)、醫(yī)療、家庭、辦公環(huán)境、軍事等各種場合。無線自組網(wǎng)的路由協(xié)議作為影響網(wǎng)絡(luò)性能的一個重要因素，是確保無線自組網(wǎng)正確運行的關(guān)鍵。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀由于無線自組網(wǎng)絡(luò)的特殊性，傳統(tǒng)固定網(wǎng)絡(luò)和移動通信網(wǎng)中使用的各種路由協(xié)議（如RIP、OSPF等）無法直接被使用，因此，需要為無線自組網(wǎng)設(shè)計專門的路由協(xié)議和算法，還要對無線自組網(wǎng)的應(yīng)用、組網(wǎng)、管理等進行專門的研究。目前已有很多研究機構(gòu)加入到了無線自組網(wǎng)技術(shù)的研究中，“計算機通信研究小組”；美國國家標準和技術(shù)研究所“無線通信技術(shù)小組”；IETF也專門成立了MANET工作組，負責無線自組網(wǎng)的路由協(xié)議標準化工作[12]。國家將無線自組網(wǎng)技術(shù)明確地列入在2006年制定的《國家中長期科學的技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中。本課題主要是對無線自組網(wǎng)單播路由協(xié)議進行深入的研究與學習，然后利用NS2構(gòu)建模擬平臺，在此平臺下實現(xiàn)以下幾種典型的路由協(xié)議DSDV、DSR和AODV的仿真。具體研究過程可分為以下幾個部分：（1）了解無線自組網(wǎng)，包括其產(chǎn)生、發(fā)展以及其特點和應(yīng)用領(lǐng)域。（3）認識和熟悉NS2網(wǎng)絡(luò)模擬器，熟悉Tcl/OTcl編程語言。（5）根據(jù)仿真結(jié)果對這三種協(xié)議在隨節(jié)點增加和移動速率增加的情況下的性能進行分析和評價。無線自組網(wǎng)通常也可稱為“無固定設(shè)施網(wǎng)”或“自組織網(wǎng)”。無線自組網(wǎng)的前身是分組無線網(wǎng)(Packet Radio Network,PRNET)，對分組無線網(wǎng)的研究源于軍事通信的需要。在此之后，DARPA于1983年啟動了高殘存性自適應(yīng)網(wǎng)(Survivable Adaptive Network,SURAN)項目，研究如何將PRNET的研究成果加以擴展，以支持更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，1994年，DARPA又啟動了全球移動信息系統(tǒng)(Global MobileInformation Systems,GloMo) 項目，旨在對能夠滿足軍事應(yīng)用需要的、高抗毀性的移動信息系統(tǒng)進行全面深入的研究。IETF專門成立了(Mobile Ad Hoc Network,MANET) 小組來研究無線自組網(wǎng)的相關(guān)問題[2]。節(jié)點開機后就可以快速、自動地組成一個獨立的網(wǎng)絡(luò)。發(fā)送裝置的天線類型多種多樣，發(fā)送功率的變化，無線信道間的相互干擾，地形和天氣等綜合因素的影響，造成網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)變化難測。當要與其覆蓋范圍之外的節(jié)點進行通信時，需要中間節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)，即要經(jīng)過多跳才能到達目的節(jié)點。（5）靈活性好：無線自組網(wǎng)中的工作站可以隨時加入或離開，這對于一些根據(jù)需求而需要隨時組建網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用非常適合。目前為止，其主要的應(yīng)用領(lǐng)域有：（1）軍事應(yīng)用：軍事應(yīng)用是無線自組網(wǎng)技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域。（2）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)：傳感器網(wǎng)絡(luò)是無線自組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的另一大領(lǐng)域。對于很多應(yīng)用場合來說傳感器網(wǎng)絡(luò)只能使用無線通信技術(shù)，并且傳感器的發(fā)射功率很小。（3）個人通信：個人局域網(wǎng)(Personal Area Network,PAN)是無線自組網(wǎng)技術(shù)的又一應(yīng)用領(lǐng)域，用于實現(xiàn)PDA、手機、掌上電腦等個人電子通信設(shè)備之間的通信，并可以構(gòu)建虛擬教室和討論組等嶄新的移動對等(Mobile PeerToPeer)應(yīng)用。在室內(nèi)辦公環(huán)境中，辦公人員攜帶的包含無線自組網(wǎng)收藏器的PDA可以通過無線方式自動從臺式機上下載電子郵件，更新工作日程表等。還可與蜂窩移動通信系統(tǒng)等現(xiàn)有移動通信系統(tǒng)相結(jié)合，利用移動的多跳轉(zhuǎn)發(fā)能力來擴展現(xiàn)有蜂窩移動通信系統(tǒng)的覆蓋范圍等。 無線自組網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)下面介紹各層的基本情況：（1）物理層：物理層包括射頻(RF)電路、調(diào)制和信道編碼系統(tǒng)。（2）數(shù)據(jù)鏈路層:：數(shù)據(jù)鏈路層負責在不可靠的無線鏈路上建立可靠和安全的邏輯鏈路。其LLC子層負責無線鏈路差錯控制、流量控制、將網(wǎng)絡(luò)層的分組組幀以及重傳等，而MAC子層負責節(jié)點對無線媒介訪問的控制和幀的加解密操作等?？紤]到無線自網(wǎng)的動態(tài)性，網(wǎng)絡(luò)層需要負責分組的重新路由和移動管理等。（4）傳輸層：傳輸層負責提供端到端的可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。（5）應(yīng)用層：無線自組網(wǎng)的應(yīng)用層指定的是各種各樣類型的業(yè)務(wù)。3 網(wǎng)絡(luò)模擬器NS2 NS2簡介NS2（Network Simulator Version2）是一款開放源代碼的網(wǎng)絡(luò)模擬軟件，最初由加州大學伯克分校（UC Berkeley）開發(fā)。它為模擬研究有線和無線網(wǎng)絡(luò)上的TCP/IP、路由和多播等協(xié)議提供了強有力的支持。正因為如此，世界各地的研究人員每天都在擴展和更新它的功能，為其添加了新的協(xié)議和功能。NS2來源于1989年的Real NetWork Simulator項目，經(jīng)過多年的發(fā)展，于1995年得到Xerox公司的支持，加入VINT項目。NS2是一款面向?qū)ο蟮?、離散事件驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)模擬器，可以完整地模擬整個網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。NS2使用了被稱為分裂對象模型的開發(fā)機制。它們之間采用TclCL進行自動連接和映射。為了減少分組和事件的處理時間，事件調(diào)度器和數(shù)據(jù)通道上的基本網(wǎng)絡(luò)組件對象都使用C++編寫，這些對象通過TclCL映射對OTcl解釋器可見。事件調(diào)度器控制模擬進程，在適當時間激活事件隊列中的當前事件，并執(zhí)行該事件。NS2采用這種分裂模型既提高了模擬效率，加快了模擬速度，又增強了模擬配置的靈活性和操作的簡便性。另外，NS2也可以在Windows平臺上運行。平臺特點安裝過程模塊支持使用過程Pc+Windows優(yōu)點：界面友好，人性化設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)及硬件支持良好，應(yīng)用程序豐富。未安裝Cygwin時只可用from all the pieces方式安裝，較為復(fù)雜。支持NS2的必選軟件模塊，但對可選模塊的支持性差。Pc+Linux優(yōu)點：源代碼開放，界面友好，網(wǎng)絡(luò)功能豐富，較穩(wěn)定?？蛇x用from all the pieces或allinone方式安裝，較為簡單。由于Linux完全開放源代碼的特性，可根據(jù)需要任意修改源代碼。 NS2組成部分（1）離散事件調(diào)度器（Scheduler）：調(diào)度器是仿真器的心臟，它記錄當前時間，調(diào)度網(wǎng)絡(luò)事件鏈表中的事件。目前NS2支持四種事件調(diào)度器，分別為鏈表式（linkedlist）、堆式（heap）、時間隊列式（calendar）和實時（realtime）調(diào)度器，其中時間隊列式為默認的事件調(diào)度器。（3）節(jié)點（Node）：節(jié)點是對實際網(wǎng)絡(luò)中分布在不同地理位置的主機、交換機、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的統(tǒng)一抽象，是構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的一個重要組成部分。一個節(jié)點可以有一條或多條輸出鏈路(如路由器)，所有的鏈路都以隊列的形式來管理分組到達、離開或丟棄，統(tǒng)計并保存字節(jié)數(shù)和分組數(shù)。（5）代理(Agent)：代理是實際產(chǎn)生和消費分組的對象，它們屬于傳輸層實體，運行在端主機，節(jié)點的每一個代理自動被賦與一個唯一的端口號(模擬udp/tcp端口)，代理知道與它相連的節(jié)點，以便把分組轉(zhuǎn)發(fā)給節(jié)點，它也知道分組大小，業(yè)務(wù)類型，目的地址。（6）NS對象(NsObject)：NsObject是所有網(wǎng)絡(luò)實體的基類，包括節(jié)點、鏈路、代理，業(yè)務(wù)記錄(Trace)和數(shù)據(jù)源等。（7）匹配器類(Matcher)：匹配器類用來標識有實例對象生成的類，用戶給出標識匹配器類的關(guān)鍵字，匹配器類返回相應(yīng)的新建對象。 NS2模擬基本流程開始結(jié)束調(diào)試重新編譯NS編譯通過？分析問題結(jié)果滿意？修改源碼？修改源碼問題定義是否否是編寫Tcl腳本執(zhí)行模擬否 分析結(jié)果是 NS2進行網(wǎng)絡(luò)模擬的基本流程。（1）源碼修改：這一步只有在模擬需要修改源代碼時才進行考慮。（3）模擬結(jié)果分析：結(jié)果分析是真正體現(xiàn)模擬工作成效的重要一環(huán)，模擬結(jié)果分析主要是對trace文件進行分析。如何迅速準確地選擇到達目的節(jié)點的路由，是無線自組網(wǎng)的一個重要和核心的問題。因此，無線自組網(wǎng)與傳統(tǒng)移動通信網(wǎng)絡(luò)在路由選擇方面有很大的差異，必須采用合適的路由協(xié)議以解決路由選擇問題。一類是基于路由表驅(qū)動（Table Driven）的路由協(xié)議。第二類是按需驅(qū)動（OnDemand Driven）的路由協(xié)議，包括路由發(fā)現(xiàn)和路由維護兩個過程。它不需要花費資源來維護無用的路由，但路由發(fā)現(xiàn)過程比較昂貴而且不可預(yù)測[6]。DSDV以路由信息協(xié)議為基礎(chǔ)。使用DSDV時，網(wǎng)絡(luò)中的每一個移動節(jié)點都需要維護一個路由表。標有更大序列號的路由信息總是被接收。每個