車輛自組網絡路由協議分析與仿真畢業設計-資料下載頁

【導讀】有了越來越高的要求，越來越多的家庭開始擁有私家車了。然后更多的汽車出現在了。道路上，造成了道路上的嚴重擁堵，從而交通事故也有了逐漸增長的趨勢。都給現代的交通系統提出嚴峻的挑戰。現在交通系統需要解決的問題是怎樣減少交通。事故的發生，堅決這個問題的關鍵是怎樣提高道路交通環境的質量。而能在一定的程度上緩解道路的擁堵。車載網的關鍵技術包括：車載自組網無線接入。技術、GPS定位技術、自組網路由協議。本文選用AODV路由協議與GPSR協議進行對比分析。其中重點分析了AOD. 在網絡迅速膨脹的今天，隨著網絡規模的不斷增大，網絡。在本文中，主要介紹了NS2的仿真平臺及其體系框架結構。在測試場景中，對比了二種不同的協議下吞吐量、抖動率、吐量要優于GPSR協議。是最遠的節點作為轉發中繼，故延時相對于AODV算法比較而言，端到端延時更小。種協議傳送相同的數據包，由于GPSR協議延時小，故吞吐量較大，抖動比較小。也表明，使用GPSR算法，丟包率也較低。

　　

【正文】 序比使 用其它種類的語言更加簡潔便利而且節省時間， awk 還具備一部分內建功能，可以使得 awk 擅長處理字段 (Field)型態。并具數據列 (Record)的數據；此外， awk中建有 pipe 功能，可以將正在處理中的數據傳輸給外部的 Shell 的命令并加以處理， 然后再將 Shell 命令進行處理后數據傳回到 awk 程序中，所以這個特點也使 awk 程序很輕松的使用系統資源。 為便于解釋 awk 程序架構，以及相關的術語，本文就以 trace file 為例，來加以介紹。 : 1. 資料列： awk 從數據文件上讀取的基本單位，以 trace file 為例， awk 讀入的。第一筆資料列為 ”＋ 1 2 cbr 1000?? 2 0 0”，第二筆資料列為 “－ 1 2 cbr 1000 ?? 2 0 0”，一般而言，一筆數據列相當于數據文件上的一行資料。 字段 (Field)：為數據列上被分隔開的子字符串。 以資料列“＋ 1 2 cbr 1000 ?? 2 0 0”為有線 TRACE輸出的示例，如表 所示。 表 TRACE輸出的字段示例 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 ＋ 1 2 cbr 1000 ?? 2 0 0 常州工學院延陵學院 19 一般而言是以空格符來分隔相鄰的字段。 當 awk 讀入數據列后，會把每個字段的值存入字段變量，如表 所示， TRACE輸出的每個關鍵字示例代表的意義。 表 TRACE輔出的每個關鍵字字段代表的意義 字段變量 意義 $0 為一字符串 , 其內容為目前 awk 所讀入的資料列 . $1 代表 $0 上第一個字段的數據 . $2 代表 $0 上第二欄 的 個位的 資料 . ?? ?? : Pattern1 { Actions1 } Pattern2 { Actions2 } ??????????? Pattern3 { Actions3 } 一般都常用”關系判斷式”當成 Pattern。比如： x ＞ 3 用來判斷一個變量 x 它是否大于 3 x == 5 用來判斷一個變量 x 它是否等于 5 Awk 一般提供 c 語言中常見的關系的操作數，比如：＜、＞、＝＝、＜＝、＞＝、！＝等等 Actions 是靠許多個 awk 的指令所構成的，而 awk 指令和 c 語言中 間的指令非常的類似。 IO 指令： print 、 getline 、 printf( ) ...... 流程控制指令 ： if ( ...) {...} else {? }、 while(? ) {? } ?? awk 程序流程為優先判斷 Pattern 結果，若為真 True 就執行它相對應的 Actions，假如為假 False 那就不執行相對應的 Actions。如果在處理過程中沒有 Pattern，那么awk 就會無條件的執行 Actions。 : 在執行 awk 時 ,會反復進行下面四步驟。 1. 自行從指定數據文件之中讀取 一個數據列。 2. 自動更新 (Update)有關的內建變量的值。 3. 在逐次執行該程序中 所有的 Pattern { Actions } 指令。 常州工學院延陵學院 20 4. 當執行完程序所有飛 Pattern { Actions }時，若數據文件之中還有未讀取的料，則反復執行步驟 1 到步驟 4。 awk 會自動重復進行上述的四個步驟，所以使用者不須在程序中寫這個循環。 動畫演示的工具 NAM Nam 它是基于 Tcl/Tk 的一種動畫演示工具，可以用于演示的是網絡運行動畫，比如隊列管理、包傳輸和網絡拓撲等。 （ 1） nam 簡介 Nam 是最初在 1990 年在 Steven McCanne 開發的，被用于研究網絡中用動畫來演示包的整個傳輸過程。在后來這項工具就漸漸流行開來，并且得到其他組織和個人的繼續完善和改進。 nam 功能是依據真實環境或網絡模擬軟件里的特定格式的 trace 的輸出文件來運行的動畫，比如 Trace 文件經常來自 Tcpdump 軟件或者 NS 模擬器的輸出。當然，其它任何軟件只要按照 nam 它要求的數據格式輸出，都可以利用 nam 來運行動畫演示。 （ 2） NS2 中 nam的使用方法 ① 環境變量的配置：在 NS2 安裝目錄下編輯 .bashrc 文件，在 PATH 環境變量中添加 nam 文件夾所在的目錄。 ② 調用 nam： nam 調用一般是在 NS 仿真結束之后，所以在 stop{}過程之后添加代碼： exec nam exit 0 畫圖工具 Gnuplot (1)gnuplot 簡介： gnuplot 是由 Colin Kelly 和 Thomas Williams 于 1986 年開始開發的科學繪圖工具，支持二維和三維圖形。 gnuplot 是由一個命令驅動交互式的繪圖軟件，而它的功能 就是把數學函數和數據資料轉換為簡單易觀察的立體或平面的圖形，它一般有兩種工作方式，即批處理方式和交互式方式，它可以使使用者更容易的讀入外部數據結果，并在屏幕上顯示出圖形，而且可以修改和選擇圖形畫法，可以更加明顯地表現出數據的特性。 (2)gnuplot 執行方法： 在終端下鍵入 gnuplot 后回車，即可啟動 gnuplot。相關參數設置： gnuplot set xrange [{xmin： xmax}] 設置 X軸的起點和終點 gnuplot set yrange [{ymin： ymax}] 設置 Y軸的起點和終點 gnuplot set title “ name of the graph” 設置整個圖的標題 常州工學院延陵學院 21 gnuplot set xlabel “ name of the X axis” 設置 X軸的標題 gnuplot set ylabel “ name of the Y axis” 設置 Y軸的標題 gnuplot plot ‘ filename1 ’ with linespoints, ‘ filename2 ’ with linespoints?? 添加 GPSR 路由算 法在 NS2 下 由于 NS2 下沒有自帶的 GPSR 路由協議，故本文對添加 GPSR 算法進行說明。本文添加的 GPSR 算法在 模板下。 在 NS235 模板下，添加 GPSR 算法，其中包括 ,它定義了各種不同的包。 ，定義了鄰居包的頭文件。 ，定義了鄰居包的實現。 ，定義了 GPSR 路由代理實現的各種函數。 ,各種 GPSR 路由代理的實現。 定義了各種目的節點的場景。 定義了各種目的節點的場景實現。 定義了創立節點仿真配置文件 仿真場景文件 : 100 個節點在一個 200x200 平方區域 : 99 個節點發送數據至節點 0。 修改 ns2/monn 下面的 ,添加 PT_GPSR，添加包類型。 修改 ，添加 PT_GPSR。 修改 ，添加 PT_GPSR，添加進高優先級別里 面。 修改 ns2/tcl/lib 下面的 foreach prot {}函數下面添加 GPSR。 在 makefile 下面添加： $(OBJ_STL) in ns2/ $(OBJ_STL) \ gpsr/ \ gpsr/ \ gpsr/ 進行編譯，編譯通過后，即可使用 GPSR 路由車載網的算法。 本章小結 在網絡迅速膨脹的今天，隨著網絡規模的不斷增大，網絡因素類 型不斷增多時，傳統的以經驗為主的網絡設計方法已經不能夠適應現在的需求，且用現實中真實存在常州工學院延陵學院 22 的通信元素進行測試，會造成資源和時間的浪費，因此，利用網絡仿真工具在模擬的環境中對其網絡性能進行仿真顯得非常重要。 在本章中，主要介紹了 NS2 的仿真平臺及其體系框架結構。其中包括仿真工具 NS2，仿真的一般方法和過程，節點模型，節點的創建，無線傳輸信號模型。接著介紹了 NS2下的幾種工具： awk 分析腳本， nam 用于顯示動畫， gnuplot 用于繪圖。 由于車載網算法 GPSR 算法，不是 自帶的協議，所以需要對原算法進行 擴展。在下一章中接著介紹了 GPSR 算法如何在 NS2 下添加的算法過程。 常州工學院延陵學院 23 第四章 基于車載網 GPSR 的改進算法 由于車載網移動的速度較快，如果節點移動了，那下一跳發生變化，也就意味著重新調用路由算法。 GPSR 算法很容易出現數據包在轉發的過程中，越遠的節點由于移動速度過快，從而移動出通信范圍，造成數據包的丟失，服務質量不高。 基于車載網 GPSR 的改進算法 本論文對移動的路徑做了預測，盡量找那些能盡可能在通信范圍內久一點的節點作為中繼。通信范圍內的節點時間持續越長，表明節點移動的速度更慢，節點更加穩定。 相鄰二個節點間的互相通信越長，表明生存時間越長，節點之間的通信越穩定，但同時可能會帶來時延較大的特點。因而本文確定一個界限。假設節點的通信范圍最大為 a,則本文取一個系數 （ 0 1），根據不同的拓撲結構下選擇最優化的 a，在 a 與 a 之間選擇生存時間最長的節點，從而滿足雙重條件下最穩定的節點作為中繼。 本文對 GPSR 路由協議改進策略 [13]主要體現在以下幾個方面： （ 1）當節點處于數據報文轉發選擇下一跳節點時，對本節點維護的位置坐標進行預測分析，下一跳節點除滿足貪心算法轉發機制的要求外，還必須滿足距離位于 a 與a之間。郝琨等人在 [14]中對此進行過研究。 （ 2）對 GPSR 路由協議中節點周期性的發送 hello 報文機制。每個節點動態更新鄰居的生存時間，從而選擇滿足（ 1）式最大的節點。 （ 3）目的節點發送查詢包。目的節點查詢后，每個節點維護 SINK 鏈表。目的節點發送的查詢包，沒有應答，但它讓每個節點維護目的節點表，以貪心算法選擇路徑來轉發數據包，目的節點為接收數據包的目的節點。目的節點發送查詢包必不可少，如果目的節點僅發送 HELLO 包，源節點無法預知路徑，而造成無路徑的情況。 添加改進代碼在 NS2 下的修改 修改 添加宏： ifdef __NS2_GPSR_IMPROVE_PROTOCOL__ double distance_ratio。 endif 修改 中， GPSRAgent::GPSRAgent() 中添加： ifdef __NS2_GPSR_IMPROVE_PROTOCOL__ bind(distance_ratio, amp。distance_ratio)。 常州工學院延陵學院 24 endif 修改 void GPSRAgent::recvHello(Packet *p){ struct hdr_cmn *cmh = HDR_CMN(p)。 struct hdr_gpsr_hello *ghh = HDR_GPSR_HELLO(p)。 ifdef __NS2_GPSR_IMPROVE_PROTOCOL__ nblist_newNB(cmhlast_hop_, (double)ghhx_, (double)ghhy_,(double)distance_ratio)。 else nblist_newNB(cmhlast_hop_, (double)ghhx_, (double)ghhy_)。 endif // trace(%d recv Hello from %d, my_id_, cmhlast_hop_)。 } 修改 void GPSRAgent::recvQuery(Packet *p){ struct hdr_cmn *cmh = HDR_CMN(p)。 struct hdr_ip *iph = HDR_IP(p)。 struct hdr_gpsr_query *gqh = HDR_GPSR_QUERY(p)。 if(sink_list_new_sink(iphsaddr(), gqhx_, gqhy_, cmhlast_hop_, 1+gqhhops_, gqhseqno_)) query(iphsaddr())。 ifdef __NS2_GPSR_IMPROVE_PROTOCOL__ nblist_newNB(cmhlast_hop_, (double)gqhx_, (double)gqhy_,(double)distance_ratio)。 endif // trace(%d recv Query from %d , my_id_, iphsaddr())。 } 修改： void GPSRAgent::forwardData(Packet *p) ifdef __NS2_GPSR_