基于ns2的無線自組網路由協議的研究與仿真本科畢業論文-資料下載頁

【導讀】師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。不含任何其他個人或集體已經發表或撰寫過的作品成果。的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。

　　

【正文】 iams 于 1986 年開始開發的科學繪圖工具，支持二維和三維圖形。 gnuplot 是一個命令驅動的交互式繪 圖軟件，它的功能是把數據資料和數學函數轉換為容易觀察的平面或立體的圖形，它有兩種工作方式，交互式方式和批處理方式，它可以讓使用者很容易地讀入外部的數據結果，在屏幕上顯示圖形，并且可以選擇和修改圖形的畫法，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： 21 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 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…… 仿真 結果分析 nam演示 “ 節點變化 ” 運行場景 和 “ 移動速度變化 ” 的運行場景分別如圖 、圖 所示。 圖 節點為 70 的運行場景 22 圖 節點移動 最大 速 度為 16m/s 的運行場景 仿真結果分析 （ 1）路由協議定性比較 表 對 3 種路由做出了定性比較，可以看出 3 種路由 協議均屬平面拓撲結構，在路徑選擇上也都采用最短路徑策略。不同的是 DSDV 協議借助周期廣播來維護路由信息，主動發現路由，它們的優點是當節點需要發送數據分組時，只 表 三種路由協議的定性比較 DSDV DSR AODV 拓撲結構 平面 平面 平面 算法類型 距離矢量 源路由 距離矢量 分組轉發 逐跳 源路由 逐跳 選擇路由原則 最短路徑 最短路徑 最短路徑 多跳維護 NO YES NO 周期廣播 YES NO NO 要去往目的節點的路由存在，所需的時延就很小，但需要花費較大的開銷，如果網絡 的拓撲結構經常改變則更是如此。而 AODV、 DSR 協議由于省略了周期廣播機制，僅僅維持那些現在要用的路由，從而減輕了網絡的負擔，使得它們在路 23 由開銷、帶寬和耗電量方面具有一定優勢；然而，在發送數據分組時，如果沒有去往目的節點的路由，則需要進行路由發現，增加了路由發現時延。 （ 2） 仿真結果分析 運行 TCL 仿真腳本 ， 得到相應的 trace 文件，然后用編寫的 gawk 程序對 trace文件進行分析 計算 ， 得出相應的數據 ，反復運行計算 20 次，求出各項的平均值 。用 gnuplot 對所得的數據畫圖，得 AODV、 DSR、 DSDV 的分組 數據的 端到端平均時延 、 丟包率、平均吞吐量和 網絡路由開銷 性能曲線圖 。 ① “ 節點不斷增加 ” 情況下各路由協議的仿真性能如圖 所示。 圖 node delay 圖 node loss_rate 圖 node thrughput 圖 node routecost 24 由仿真結果可以看出，當網絡規模較小時， DSR 的綜合性能表現最好。這是因為 DSR 采用了源路由算法，其路由緩存中有多條 去往目的地的路由，當主路由中斷不通時，可以從路由緩存里的信息迅速找到或建立另外到目的地的路由。當網絡規模不斷增大時，三種路由協議的性能均有不同程度的下降。 AODV和 DSR 由于都屬按需路由協議，當網絡規模變大時，需要 頻繁 發起路由發現過程來發現到目的節點的路由，因此將產生較大的路由建立時延，路由偵聽開銷變大。相比之下， DSDV 路由協議在路由開銷、時延、吞吐量和丟包率上均優于其他二種路由。 ② “ 移動速度不斷增加 ” 情況下 各路由協議的仿真性能如圖 所示，仿真結果如表 所示。 表 仿真結果比較 圖 表驅動路由協議 DSDV 按需驅動路由協議 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 25 圖 mobility_rate throughput 圖 mobility_rate routecost 按需路由協議只有在需要一條路徑時才開始建立，如果節 點在發送分組時沒有到目的節點的路由時，需要啟動相應的路由發現機制搜尋路由，這樣將會產生一定的時延，并且當節點移動速度增加，網絡的拓撲結 構會 占用大量的無線信道資源，從而必然降低協議的效率，增大協議的掉包率、具有較大的網絡時延；而對于 DSDV 協議來講，當 節點移動速度的增加，網絡拓撲變化變快，要想實時維護拓撲結構需要大量的 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，從而影響用戶數據報文的發送，降低了系統吞吐量 。 由此可見，當節點和數據流量不大時， DSR 路由協議的綜合性能比較好；而當數據流量變大時 ， DSDV 路由各項性能指標具有一定優勢，適合傳輸節點規模大、負載流量大的業務。 在拓撲變化頻繁的 無線自組 網環境中，采用按需路由協議 可減少實時路由維護的信道資源消耗 ；在網絡拓撲結構相對穩定的環境中，如果業務對實時性要求較高時，應盡量采用表驅動方式的路由協議 。 結 論 本論文主要論述了無線自組網路由協議的研究和使用 NS2 的仿真工作。移動自組網作為移動計算的一種特殊形式，具有其它網絡所不可替代的地位。對移動自組網中路由協議進行研究是確保該網絡能否運行的關鍵。 本文首先研究無線自組網的體系結構和分層情況，然后分析其路 由協議。同時介紹了一款免費的仿真軟件 NS2，詳細闡述了 版本的使用方法，選取了時延、丟包率、吞吐 26 量等作為參數，選取 tcp 流為業務數據流，然后根據仿真的結果分析和比較各協議在隨節點不斷增加和節點移動速度不斷增加的情況下的性能。 對仿真結果進行分析和性能評價 ，為路由協議的廣泛應用提供了重要的依據 。 NS2 仿真環境為：虛擬機 +Redhat。 當節點和數據流量不大時， DSR 路由協議的綜合性能比較好；而當數據流量變大時 ，DSDV 路由各項性能指標具有一定優勢，適合傳輸節點規模大、負載流量大的業務。 在拓撲變化頻繁 的 無線自組 網環境中，采用按需路由協議 可減少實時路由維護的信道資源消耗 ；在網絡拓撲結構相對穩定的環境中，如果業務對實時性要求較高時，應盡量采用表驅動方式的路由協議 。 由仿真的結果可見， 各路由協議還存在缺陷，因此下一步研究工作可以繼續深入研究各種路由協議，對各路由協議進行改，或綜合利用各路由協議的優點，設計出另一種繼承了各種路由協議優點的新協議，使得這種新協議能夠在不同的場合都能具有較好的性能。 另外， QoS 路由已經成為一個非常重要的研究領域，而無線自組網的 QoS 路由是當前網絡領域的前沿性研究課題。隨著新一代 互聯網絡技術的不斷發展，該課題的研究會出現一些新的研究熱點。 27 參考文獻 [1]鄭少仁，王海濤，趙志峰等 .Ad Hoc 網絡技術 [M].北京：人民郵電出版社， 20xx： 10156． [2]陳晉倫 ， 周正 .Ad Hoc 網絡技術及研究現狀 [J].信息技術與標準化， 20xx，（ 6）： 1014． [3]祖國建 .自組網體系結構研究 [J].現代電子技術， 20xx， 6（ 21）： 1725． [4]于斌，孫斌，溫暖等 ． NS2 與網絡模擬 [M]． 北京：人民郵電出版社， 20xx： 13. [5]向明尚，陳素麗，劉延軍等 .NS2 網絡仿真平臺的探討與實現 [J].大慶石油學院學報， 20xx，（ 2）： 8793. [6]方路平，劉世華，陳盼等 .NS2 網絡模擬基礎與應用 [M].北京：國防工業出版社， 20xx：8998. [7]洪錫軍，車克南，張激 . 無線自組網路由協議研究 [J]. 計算機工程， 20xx，（ 8）： 1028. [8]段云飛，周麗瓊，楊磊 .幾種典型的 Ad Hoc 路由協議仿真分析 [J].電力系統通信， 20xx，（ 6）： 617. [9] Performance Evaluation of Routing Protocols for Mobile AdHoc and Networks,1998： 152161． [10]Perkins CE,Bhagwat dynamic destinationsequenced distancevector routing(DSDV)for mobile Press,1994： 234244． [11]楊盤隆，鄭少仁 .Ad hoc 網絡中的路由算法 [J].軍事通信技術， 20xx， 22(4)： 4953. [12],implementation and testing of routing protocols for mobile adhoc works[M].University of Illinois at Urban aChampaign， 20xx： 2335. [13]趙建立， 宋雨 ． 移動 Ad Hoc 網絡路由技術綜合分析 [J]．河北師范大學學報， 20xx，（ 2）：0207． [14]， ， ondemand minimum energy routing protocol for a wireless ad hoc work[J].Mobile Computing and Communications Review,20xx， (35)：5360. [15]李承，汪為農 .淺議移動 Ad hoc 網絡路由協議中的安全性問題 [J].計算機工程與應用，20xx， (22)： 2833. [16]劉昌鑫 ， 彭嵩松 ， 吳蘭英 ．基于 NS2 網絡仿真的實現 [J]．井岡山學院報， 20xx，（ 2）：1421． [17]王金龍，王呈貴，吳啟暉等 .Ad Hoc 移動無線網絡 [M].北京：國防工業出版社， 20xx：4045. 28 [18]陳稼嬰，楊震． Ad hoc 網絡中基于節能的 AODV 路由算法改進 [J].南京郵電學院學報，20xx， 24(3)： 1822. [19]， source routing in ad hoc wireless works[M]. Mobile Computing， 20xx： 263270. [20]SIVAKUMAR coreextraction distributed Ad hoc routing algorithm [J].IEEE J on Selected Areas in Comm， 1999， (8):13801394. [21]劉勃蘭，宋玲 . 基于 NS2 的移動自組網路由協議的仿真與實現評論推薦 [J]. 計算機工程與應用， 20xx， (6):162164. [22]Liang Route Maintenance in of Computer Science,Carleton University,20xx： 1523． [23]C Perkins,E Royer,S hoc OnDemand Distance Vector(AODV) Routing[J].IEEE Personal Communication,1997,(17)： 3645． [24]V Park,S Routing Algorithm(TORA)[J].IETF MANET Working Group,1999,(33)： 3241． [25] 肖永康，山秀明，任勇 .無線 Ad hoc 網絡及其研究難點 .電信科學， 20xx， 6： 1115． [26] 單思宇 .無線自組網中的路由協議 .電腦知識與技術， 20xx， 5（ 22）： 122123． 29 致謝 首先我要感謝父母，正是他們在我 求學生涯中給予我最大的關心、理解、支持和鼓勵，并且始終竭盡全力地給予我最好的學 習和生活條件，使我能夠克服前進道路上的困難。 其次我要 衷心感謝我的指導老師陳偉宏老師。 近半年來陳老師始終注重我各方面能力的培養，在學習 和 思想上都給予我極大的關懷、指導和幫助，特別是 嚴謹求實的治學態度和一絲不茍的工作作風對我的影響很大。從畢業設計選題到畢業設計的完成，陳老師都提出了很多中肯的意見，使我受益匪淺。另外，還要感謝我的同組同學對我的關心和幫助，我的每一個進步都是和他們的幫助 是 緊密相連的。 最后， 我還 要 特別感謝紅聯 Linux 論壇和 百思 論