网络模拟和协议仿真课程设计报告

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1、杭州电子科技大学杭州电子科技大学网络模拟和协议仿真课程设计课程题目：基于NS-2的SDRAD路由协议的实现人员：*****2012/9/16杭州电子科技大学摘要在网络路由技术的研究中，实际网络系统的实现往往是代价很高或不现实的。利用网络仿真器NS2对相关网络路由协议进行仿真是一种既有效又经济的研究方法，但目前的NS2还不能支持所有网络路由协议的仿真。本文根据拓展仿真的原理和方法，对在NS2中添加路由协议进行了研究，添加了SDRAD路由协议。关键词：NS2；拓展仿真；路由协议；SDRAD杭州电子科技大学引言在真实的网络中，设

2、计和调试网络协议是一件困难且复杂的事情，仿真成了最佳可供选择的测试、评估和验证手段之一。网络仿真是用计算机程序对通信网络进行模型化，通过程序的运行模仿通信网络的运行过程。这是一种进行网络技术研究的基本手段，不仅适用于网络模型的构造和设计、协议性能的评价与分析，还适用于网络协议的开发与研究以及真实网络的故障诊断。网络模拟器NS2（NetworkSimulatorv2）是一种免费、源代码公开的模拟软件平台，其协议代码与真实网络应用代码很相似，仿真结果具有可靠性。NS2是一个面向对象的离散事件驱动网络模拟器，支持多种流行的网络协

3、议如TCP、UDP和路由调度、拥塞控制算法等。相对于一般的离散型模拟器，NS2的优势在于它有非常丰富的构件库，而且这些对象易于组合，易于拓展，但是对用户的编程能力，实际网络协议的理解能力要求较高。本文利用NS2已有的对象，组合所要研究的网络系统模型，在NS2中添加了一个SDRAD[1]路由协议进行网络仿真。由于无线传感器网络的众多优势，如可迅速大规模部署、可进行各种环境下的长期监测、可减少人为干涉等，使得它逐步应用到各种军事和民用领域，包括环境监测、智能交通等。数据收集是无线传感器网络路由中的一种特殊情况，主要任务是通过单

4、跳或多跳的方式将网络中传感器节点收集的数据传送给基站。在环境监测应用中。可采用数据收集的方式将数据汇集到汇聚节点．再进行进一步分析。用无线传感器网络进行环境数据收集时。不同于其他对实时性要求比较高的应用，其对数据传输的延迟性没有太大要求，数据传输速率也较低，对带宽也无过高要求。如何降低网络能耗、延长网络生命周期成了环境监测中数据收集的首要问题。DRAD[2]路由协议可以很好地满足上面提到的要求。为了模拟DRAD的原理，对它进行了简化，形成了SDRAD协议。杭州电子科技大学目录第一章协议介绍1第二章协议设计22.1网络拓扑形

5、成阶段22.2数据收集阶段3第三章协议实现43.1SDRAD协议类43.2数据包头53.3邻居表63.4SDRAD协议类的实现73.4.1邻居表管理73.4.2SDRAD路由协议中的关键函数83.5将SDRAD整合到NS-2.35中103.5.1建立协议文件103.5.2修改NS-2.35源码103.5.3编译NS-2.35源文件11第四章仿真验证124.1编写仿真tcl脚本sdrad.tcl124.2在cygwin窗口中运行仿真命令15第五章实验结果分析165.1拓扑形成阶段165.2据收集阶段17第六章总结20参考文献

6、21附录22sdrad.h22sdrad_packet.h24sdrad_nbtable.h25sdrad.cc26杭州电子科技大学第一章协议介绍先来介绍一下DRAD协议，DRAD是(aDatacollectionRoutingalgorithmbasedonAsynchronousDuty-cycleinWirelessSensorNetworks)的简称，是一种基于异步休眠调度、用于环境监监测应用的数据收集协议。节点定期收集环境信息汇总到基站。为了将数据传送到基站，DRAD将网络描述成树状结构。节点将自身感知到的数据或

7、者需要转发的数据通过下一跳节点向基站方向发送。但是，节点不是仅仅维护其下一跳节点的信息，而是维护所有邻居的信息。当节点的下一跳节点失效时可以采用迂回策略，使数据包最终到达基站。网络中的节点按照一定的规律进行休眠调度，节点维护的邻居相关信息除了最小跳步数、剩余能量、链路质量等常用选路困素外，还包括计算其醒来的时间差。网络不需要全局或局部的时间同步，也不要求节点修改内部时钟。而是通过记录的与邻居节点的时间差，决定发送数据包的时刻。此外，可以通过发送的数据包和接收节点回馈的ACK进行时间差修补。对下一跳节点进行选择时，加入对邻居

8、节点醒来先后顺序的考虑。为了简单起见，路由方面借鉴经典的基于地理位置路由的选路策略，如贪婪路由、对网络空洞的处理。休眠调度也是利用简单的调度策略，实现定义节点的睡眠和活跃周期。SDRAD路由协议是对DRAD协议的简写，简化了的DRAD协议。SDRAD主要实现了建立网络结构，收集数据信息的功能[3]。35