网络模拟和协议仿真课程设计--基于NS-2的SDRAD路由协议的实现

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1、 网络模拟和协议仿真课 程设计 课程题目：基于课程题目：基于 NSNS- -2 2 的的 SDRADSDRAD 路由协议的实现路由协议的实现 人人 员：员：* 摘要摘要 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 引言引言 在真实的网络中，设计和调试网络协议是一件困难且复杂的事情，仿真

2、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 （Network Simulator v2）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

3、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 SDRAD1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

4、。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。DRAD2 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。 目录 第一章 协议介绍 1 第二章 协议设计 2 2.1 网络拓扑形成阶段 . 2 2.2 数据收集阶段. 3 第三章 协议实现 4 3.1 SDRAD 协议类 . 4 3.2 数据包头 5 3.3 邻居表 6 3.4 SDRAD 协议类的实现 7 3.4

5、.1 邻居表管理 . 7 3.4.2 SDRAD 路由协议中的关键函数. 8 3.5 将 SDRAD 整合到 NS-2.35 中. 10 3.5.1 建立协议文件 10 3.5.2 修改 NS-2.35 源码 10 3.5.3 编译 NS-2.35 源文件. 11 第四章 仿真验证 12 4.1 编写仿真 tcl 脚本 sdrad.tcl 12 4.2 在 cygwin 窗口中运行仿真命令 . 15 第五章 实验结果分析 . 16 5.1 拓扑形成阶段. 16 5.2 据收集阶段 17 第六章 总结 . 20 参考文献 . 21 附录 22 sdrad.h . 22 sdrad_packet.

6、h 24 sdrad_nbtable.h. 25 sdrad.cc 26 1 第一章第一章 协议协议介绍介绍 先来介绍一下 DRAD 协议，DRAD 是(a Data collection Routing algorithm based on Asynchronous Duty-cycle in Wireless Sensor Networks)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