通信系统综合设计.docx

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通信系统综合设计

电子与信息工程学院

通信工程1011班

《通信系统综合设计》

报告

设计题目低速移动无线自组网AODV吞吐量性能的仿真

完成时限1学周

XX沈健

设计地点XX科技学院电子楼402

成绩

指导教师罗恒

提交日期:

2013年10月12日

一、题目

低速移动无线自组网AODV吞吐量性能的仿真

二、课程设计要求

参数

设置

仿真时间

700s

节点数

4

节点移动速度

2m/s

仿真场地大小

1500m*1500m

传播模型

Freespace模型

传输距离

25米

传输频率

2.472GHz

MAC协议

802.11b

调制算法

CCK11（11Mbps）

数据包丢包模型

丢包模型

路由算法

AODV

传输控制算法

TCP

数据流

CBRB->D

数据包间隔

0.5个/s

缓存长度

100个数据包

表1.参数设置

A（500,602,0）B（500,600,0）

C（600,600,0）D（720,600,0）

要求：

（1）、节点初始位置如上所示，在20s时，节点B向目标（601,600,0）移动，节点D向目标（599,600,0）移动；

（2）、统计500s网络平均吞吐量并使用EXCEL表格画出柱状图；

（3）、每行程序需要手写注释。

三、原理与背景介绍

（一）自组织网络：

无线自组网是一个多跳、临时、可自由移动无中心网络。

它不需要现有信息基础网络设施的支持，可以在任何时候、任何地点快速构建。

自组织网络（adhocnetwork）是由一群兼具终端及路由功能的设备通过无线链路形成的多跳临时性自治系统。

如果节点是可移动的，这样的网络称为移动自组织网络（mobileadhocnetworks，MANET）。

由于节点的发射功率有限，距离较远的两个节点必须借助其它节点的转发才能进行通信，因此节点之间构成无线多跳链路。

这种网络中不存在固定的基础设施，如路由器、无线基站等，每个节点都兼有路由器和终端两种功能。

作为终端，节点可以运行各种面向用户的应用程序；作为路由器，节点需要为其它节点转发数据包。

自组织网络不需要任何中心控制，网络可以自动检测和无缝集成新节点；反过来，当任何节点移出网络时，剩余节点也能自动重配置来适应新的场景。

这种无设施的网络能够在没有或者是现有网络基础设施失效的情况下，提供终端之间的相互通信，因而在军事作战及应急救援等方面有重要应用。

特点：

v自组织

v动态拓扑

v多跳路由

v无中心且所有节点地位平等

v灵活性好

应用领域：

v军事应用

v无线传感器网络

v个人通信

v移动会议

v应用于紧急和突发场合

v与蜂窝移动通信系统等现有移动通信系统相结合

（二）仿真工具NS-2

NS2简介：

NS2（NetworkSimulatorversion2）是面向对象的、离散事件驱动的网络环境模拟器，主要用于解决网络研究方面的问题。

NS2提供了在无线或有线网络上的TCP/IP、路由、队列管理、IPQoS等多种协议的模拟。

NS2使用C++和OTcl（具有面向对象特性的Tcl脚本程序设计语言）作为开发语言

不同平台对NS2的支持情况：

仿真流程：

（三）无线自组网路由协议：

无线自组网的路由协议作为影响网络性能的一个重要因素，是确保移动自组网络正确运行的关键。

对该领域进行深入而广泛的研究将为移动自组网的应用提供重要科学依据。

分类：

根据源端何时获得路由信息

仿真的三种路由协议：

v动态源路由协议DSR

v无线自组网按需平面距离矢量路由协议AODV

v目的序列距离矢量路由协议DSDV

性能评价指标：

丢包率、端到端时延、路由开销、吞吐量

（四）路由仿真

路由仿真参数：

节点增加

移动速度增加

三种路由协议定性比较

相互比较：

v当节点和数据流量不大时，DSR路由协议的综合性能比较好；而当数据流量变大时，DSDV路由各项性能指标具有一定优势，适合传输节点规模大、负载流量大的业务。

v在拓扑变化频繁的无线自组网环境中，采用按需路由协议可减少实时路由维护的信道资源消耗；在网络拓扑结构相对稳定的环境中，如果业务对实时性要求较高时，应尽量采用表驱动方式的路由协议。

四、仿真程序设计

1、.tcl脚本文件代码

setns[newSimulator]

setnn4

create-god$nn

settracefd[openexample.trw]

$nstrace-all$tracefd

procfinish{}{

globalnstracefd

$nsflush-trace

close$tracefd

exit0

}

Phy/WirelessPhysetRXThresh_1.49e-08

Phy/WirelessPhysetPt_0.1

Phy/WirelessPhysetfreq_2.472e+9

settopo[newTopography]

$topoload_flatgrid15001500

setne1000

$nsnode-config-adhocRoutingAODV\

-llTypeLL\

-macTypeMac/802_11\

-ifqTypeQueue/DropTail/PriQueue\

-ifqLen100\

-antTypeAntenna/OmniAntenna\

-propTypePropagation/FreeSpace\

-phyTypePhy/WirelessPhy\

-channelTypeChannel/WirelessChannel\

-topoInstance$topo\

-energyModelEnergyModel\

-initialEnergy$ne\

-agentTraceON\

-routerTraceON\

-macTraceON\

-movementTraceOFF

for{seti0}{$i<$nn}{incri}{

setnode_（$i）[$nsnode]

$node_（$i）random-motion0

}

$node_（0）setX_500.0

$node_（0）setY_602.0

$node_（0）setZ_0.0

$node_

（1）setX_500.0

$node_

（1）setY_600.0

$node_

（1）setZ_0.0

$node_

（2）setX_600.0

$node_

（2）setY_600.0

$node_

（2）setZ_0.0

$node_（3）setX_720.0

$node_（3）setY_600.0

$node_（3）setZ_0.0

$nsat20"$node_

（1）setdest6016002"

$nsat20"$node_（3）setdest5996002"

settrpower0.1

Phy/WirelessPhysetPt_$trpower

settcp[newAgent/TCP]

setsink[newAgent/TCPSink]

$nsattach-agent$node_

（1）$tcp

$nsattach-agent$node_（3）$sink

$nsconnect$tcp$sink

setp[newApplication/Traffic/CBR]

$pattach-agent$tcp

$psetpacketSize_1000

$psetburst_time_1s

$psetidle_time_15s

$psetrate_2000

$psetshape_10

$nsat1.0"$pstart"

$nsat700.0"finish"

$nsrun

2、.awk脚本文件代码

BEGIN{

granularity=1;

pre_time=0;

throughput=0;

i=0;

}

{

event=$1

curr_time=$2

pkt_size=$8

level=$4

if（curr_time-pre_time<=granularity）{

if（level=="MAC"&&event=="r"）{

sum[i+1]=sum[i]+pkt_size;

i+=1;

}

}

else{

throughput=（sum[i]+last_throughput）*8.0/2000;

printf"%d%.3f\n",pre_time+granularity,throughput>>"result.dat";

last_throughput=sum[i]

pre_time=pre_time+granularity;

i=0;

if（level=="MAC"&&event=="r"）{

sum[0]=pkt_size;

}

}

}

五、结果分析

1、.tr文件截图如下所示

图1..tr文件

.tcl文件在虚拟机终端运行之后，生成相应的.tr文件。

2、.awk文件截图如下所示

图2..awk文件

通过awk语言编写程序统计，并将符合的数据保存在result.dat中。

3、result.dat文件截图如下所示

图3.result.dat文件

4、EXCEL统计柱状图如下所示

图4.500s网络平均吞吐量

六、设计心得：

本次持续一周的通信系统课程设计结束了，通过本次的课程设计初步掌握了虚拟机、NS2、awk等相关知识，会对以后的学习生活有一定的帮着作用。

现在了解到NS2是指NetworkSimulatorversion2，NS（NetworkSimulator），是一种针对网络技术的源代码公开的、免费的软件模拟平台，是一种面向对象的网络仿真器。

本质上是一个离散事件模拟器,由UCBerkeley开发而成。

而AODV（Adhocon-demanddistancevectorrouting）是一种源驱动路由协议。

AODV采用UDP封装，属于应用层协议。

它是反应式路由协议，也就是说当向目的节点发送包时，源节点才在网络中发起路由查找过程，找到相应的路由。

如果没有这次的课程设计，这些知识我们应该不会涉及到，这也在一定程度上拓宽了我们的知识面。

经过连续几天的虚拟机安装，在最终成功之后有一种喜悦感，之后也渐渐发现了虚拟机的乐趣。

因为正值暑假，开始的时候同学们的心态受了点影响，经过适应之后态度端正了一些。

在刚开始的时候装虚拟机花了好大一番功夫，从最初的迷茫到后面的安装成功，中间遇到了好多困难，在同学们的帮助下都最终解决，这样的经历令人感触很多。