论文研究-基于OPNET的Ad hoc网络实现和通信协议仿真 .pdf

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基于OPNET的Ad hoc网络实现和通信协议仿真,廖星权,张帆,Ad hoc网络以其抗毁、自适应等特性,在军方的研究从未间断。对Ad hoc网络DSR路由协议的基本原理,关键技术进行研究,通过通信仿真软件
国武技论文在线 去查表,如果不能命中,再发请求信息。为了减少路由信息的传播数量,只有在结点没有出 现在路由记录中或是结点从來没有收到的路由请求的情况下才转发。路由维护功能通 过路由确认信息和路由岀错信息来实现。当数据链路岀现致命传播问题时,会产生路由差错 信息,节点收到此信息后,从路由缓存中删除出错的路由跳数,所有包括此出错跳数的路由 都将被裁去此段。确认信息用于识別路由链路的正确运行。是一和较为理想的 算法。 网络实现和路由协议仿真 仿真目的与仿真环境 仿真目的:使用 仿真工只建立网络路由模型,通过仿真分析,从网终的路由 信息负载、路由条薮、路由发现时间、跸由器缓冲区数据包个数,网络吞吐量、丟包率、数 据包端对端延时等各方面对两个不冋模型性能的测试及对部分性能比较:根据仿真结果分 整个网络的性能,验证协议相关特点。 仿真环境:网络覆盖面积:×1500m;无线路由器节点数量:个,个;无 线路由器在网络覆盖面积中采用随机散布方式。 仿真模型 建立两个性质相似的均由路由协议实现的无线自组织网络仿真模型,不同之处在于 个无线路由器节点数量为个而另一个模型为个,具体模型如图 模型中 是个包含从底层到应用层的全部处理模块,其路由协议选择为 Project: project2 Scenario: scenario Subnet: top Office Network] Project: project3 Scenario: scenario1 [Subnet: top Office NetworkI 对场图9园园 %器89啊剧园 95C0105110115120125 aian- 44 staton 45 Ercp Laig staton :3 staten 2 stakor 44℃ on 30 s.arn53in函 :har H talion itabon 2 slaton 图2-150个节点的网络模型 图2-2100个节点的网络模型 节点模型:节点模型如图 米用网终节点协议栈是 结构,要对网络 层协议进行仿真,将网络层分为层。层用于处理与地址相关的架作,层用于统计K 终层的性能, 层用于对数据包进行操作。节点分为层,从低到高分别是 接收机和 发信机物理层、 进程模型: 用」处理状态从低层和高层来的数据包。初始化木模型 国武技论文在线 参数,获得本模型的句枘和属性,在 的 处注册协议属性 找岀直接连接在本进程的其他进程模块,存储不同的髙层协议多路传输的协议属性,并且判 断数据流来自于网络还是自己的传输层。 获取从高层协议来的数据包,并根据数据包 的协议号来判定相应的协议处理参数,添加本层协议相关的包头,将其交给获取从网 终来的数据包,并根据数据包的协议号来判定相应的协议处理参数,去除本层协议相关的包 头,将其交给状态。将来的数据包交给下层,而将来的数据包交给上 层。层决定对来自于高层或低层的数据包的分派工作,对仿真数据包进行统计。在层 需要确定的参数有很多对,如统计报告的限制、性能、多播性能、安仝性 路由参数等。的状态机如图 初始化本模型的参数。将从上层或下层传来的 数据包登记在队列中。 用」提取数据包中的路由信息,根据路由协议确定卜步 对薮据包的操作。该功能是通过对 表的操作来完成的 结束对模型和攻到的数据包的信息的提取,对数据包的总体性能进行统计。根据协议完 成对数据包的具体操作,也就是分派各个数据包完成网终层协议的功能。 node model: wlan wkstn adv Proccss Modcl: ip dispatch 口画 应回圖圖圖區郾 SELF HOT IFICATION)ip cipc ni_ has 20 EL」 FICATIOMJp-aach doute r uir r SELF VOTIFICA TON HILD IS uNpi dxpa ch fouad packet, FAL RE CVi dkpatch fal rec herds frip: ypel STR+ INTFP )ip. capac_sim irkip hande I CWIp aspach 图2-3节点模犁图 图2-4ip协议栈进程模型 仿真结果及分析 个节点模型的仿真结果和分析 该模型是由随机排列的个无线路由器节点组成的无线网终,选取全局变量中对 协议和无线局域网的相关性能进行测试。主要对包括通信量的发送和接收、咯由器缓冲区数 据包个数、路由控制信息通信量的发送和接收、路由发现时间、路由跳数、数据丢失率、网 络延时、网络吞吐量的测试。具体结果如下列图示 山国科技论文在线 areage lin )SR To al Tr aHic SErt bib/ecl) aveage lin SR To: al Trafic Feceved bit /secl] ■m:i「: R adiru tallil:5r:1i 八 30m0 150 图2-550节点通信量发送和接收的叠加图 图2-650节点路由控制信息量发送和接收的叠加图 图可以看出通信量自身的发送量和接收量相当,平均值均为 左右。图 可得控制信息量接收量均值为,即路由自身消耗信息量的。 average (in DSR Route Discovery Time average(in DSRNumber of Hops per ror ave age in DSR Foute DiscovEry Time av5 agen 2n. unber of l lopo per nolte 0 Q01 3nt 图2-750节点路由发现时间图 图2-850节点发现路由跳数 图可以发现路由发现时间开始花费比较长,工作一段时间,各结点建立自己的路由 信息之后,时间会趋于稳定,大约为 通过图可以发现从路由的源结点到目的 结点大约为跳左右。 国武技论文在线 average (in Wireless LAN Data Dropped average(in DSR. Total Cached Replies Se erage [n Wireles LAN Data Dropped (based ave ace ir DR T ota Cached Reies Sentl 0 00 4]m 图2950节点丢弃的数据包 图2-1050节点路由器缓冲区数据包个数 通过图 可知路由缓冲区数据包的个数在个,丢夼的数据包的个数约为 个。而缓存大小即指定高层缓存的最大容量,如果接收当前高层包会导致该缓存溢出则被丢 弃,直到有包移岀缓存。也就是说丢弃的数据包是由于高层缓存的溢出。根据仿真所得数据 分析可得知数据的丢失率还是很低的 average (in Wireless LAN. Delay(sec)) avcrage(in Wireless lan. Throughput (b averag:(in w/: LAN Delay[s==) wc<gc(nWirebss _A4 Throughput [bi a sccJI 0.5 0.34 图2-1150节点网络延时 图2-1250节点网络吞吐量 通过图 可知网络延时约为,网络的吞吐量约 ,该参数统计的 是节点在单位时间内接收到的分组个数,它直接反映了网络对于数据业务的承载能力。根据 所测数值判断该网络可以满足通信的要求。 这只是在终端数量比较少(为)的情况下协议的工作性能:并且数量也较多时, 将会有不同的结果,下一节用同样的方式来测量有个无线路由器为终端的无线网络进行 测试 国武技论文在线 个节点模型的仿真结果和分析 类比个节点模型分析方法,节点仿真结果如图到可以得出:该网络通 信量自身的发送量和接收量相当,平均佰均为 左右;路由控制信息量接收的信息 量要比发送的信息量大,其平均值为,也就是说路由自身消耗信息量的;发现 路由发现时间开始花费比较长,工作一段时问,各结点建立自己的路由信息之后,时间会趋 于稳定,大约为;从路由的源结点到目的结点大约为跳左右;路由缓冲区数据包的 个数在个,丢弃的数据包的个数不很稳定,但数据的丢失率还是很低的,对一般通信影 响不大;网络延时约为0.005:;网络负载约为1250bps:网络的吞吐量约12500bps:整体 性能还比较良好可以满足通信的要求 ge(in DSR. Total Traffic Sent [bits se JI average lin D:R. Foutig Traffic Sent (bt/ec) DSR TIld Tidffil: RHI HivH lx/sHI: )I average lin DER. Foutrg Traffic Received[bis/=c) Tabu m 10m 图2-13100节点通信量的发送和接收叠加图叠加图2-14100节点路由控制信息量发送和接收的 average(in DSR Route Discovery Time)average (in DSRNuImber of Hops per roi average (in DSR Route D scovEll Tim 〔 r DSR. um LeI UI Hups per Ruu 0.0 0 O D 0 图2-15100节点路由发现时间 图2-16100节点路由发现跳数 国武技论文在线 average(in DSR. Total Cached Replies Se average (in Wireless LAN Data Dropped verage n DSR T ota Cached Feplies SErt 8 12 5 5 on 10m 4]n 6Om 佟2-17100节点路由器缓冲区数据包个数 图2-18100节点天弃的数据包 average (in Wireless LAN. Delay( sec) average(in Wireless LAN. Throughput(b 005 .004 10CCO .00J ECO ?Fl Fnm 图2-19100节点网络延时 图2-20100节点网终负载 比较分析 通过以上对个节点和个节点无线网络模型的路由协议的仿貞结果可以发现 随着节点的嶒多,无线网络的复杂,整个网络的延吋基本没有变化,吞吐量有较大增加,路 由朓数变大,路由发现时间基本不变,路由缓冲区数据包的个数和丢包增多,路由协议开销 增大。但由于节点仅需要维护与之通信的节点的路由,整体上减少了协议开销;使用路由缓 存技术减少了路由发现的耗费:一次路由发现过程可能会产生多条到目的点的路由。可见, 路山协议在移动性强和规模都变化的网络上还是能够适应和满足通信要求的。 总结 以路由协议作为研究无线路由器的落点分析 网的几种典型路由协议 结合前人研究成果,利用 网络仿真软件对无线移动 网进行仿真,构造 无线路由器模型,分别以个节点和个节点的无线网终模型搭建无线移动 网络仿真平台,选择通信量的收发、路山搾制信息的收发、路由发现时间、路由缓冲区数据 山国科技论文在线 包个数、嵱由跳数、数据丟失、网络延吋、吞吐量作为仿真的变量,分析嵱由协议的 特点与应用场合。同时也反映出随着无线网络规模的扩大,协议性能下降的问题。对 实际中构建 网络,开发适合 网络的路由协议有大的参考价值。 参考文献 张铭 与网络仿真人民邮电出版社, 宋文苑,樊水康,张日飞 网络仿真与建模方法.电脑开发与应用, 郑少仁王海涛赵志峰等 a d hoc网络技术M北京人民邮电出版社 陈林星曾曦曹毅移动 a d hoc网终M北京电子工业出版社 伍俊洪,杨洋,李惠杰等.网络仿真方法和 仿真技术.计算机程, 陈敏 网络仿真北京清华大学出版社

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