基于NS2的MIMO扩展文档格式.doc

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本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书

2、不保密√。

（请在以上相应方框内打“√”）

年月日

导师签名：

毕业设计（论文）任务书

学生姓名陈龙专业班级信息SY0601

指导教师李方敏工作单位武汉理工大学信息工程学院

设计（论文）题目:

基于NS2的MIMO扩展设计与实现

设计（论文）主要内容：

1.了解MIMO基本概念，基本原理及其发展与应用。

2.学习NS-2及相关的网络知识，通过修改源代码来实现MIMO的扩展。

要求完成的主要任务:

1．根据设计（论文）任务书，在充分调研的基础上撰写并提交开题报告；

2．依据设计（论文）内容的要求，设计MIMO扩展的算法，并通过修改NS-2源代码来实现这一算法与仿真。

3.撰写并提交毕业设计论文（参考文献至少15篇，其中外文资料至少2篇）；

4．提交专业外文翻译材料（原文不少于20000印刷字符）；

5．按照毕业设计相关要求在答辩前必须完成的其它任务。

必读参考文献:

[1]RamonAgiieroCalvo.AddingMultipleInterfaceSupportinNS-2.2007

[2]TheUniversityofSouthernCaliforniapsInformationSciencesInstitute（ISI）.NSNAM[EB/OL].http:

//nsnam.isi.edu/nsnam/index.php/Main_Page,2006

[3]方路平.NS-2网络模拟基础与应用.国防工业出版社，2008

[4]张勇，郭达.无线网状网原理与技术.电子工业出版社，2007

[5]王凡，王甲琛.AdHoc网络中的多信道多接口技术研究.电子科技，2008

指导教师签名系主任签名

院长签名（章）

武汉理工大学本科学生毕业设计

（论文）开题报告

1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）

传统的多跳无线网络大多采用单天线进行数据的收发，是典型的SISO（single-inputsingle-output）系统。

这种系统不能同时进行数据收发，其容量无法突破Shannon容量公式的限制。

随着无线通信技术的迅猛发展,在多跳无线网络物理层采用新技术已经成为可能.。

MIMO（multi-inputmulti-output）技术便是一种能够突破Shannon容量限制的有效手段这种技术利用多接口多信道同时进行数据收发，使成倍地提高多跳无线网络系统容量成为可能，并且无需扩展频谱，能够有效节约频谱资源，提高能量利用率。

同时,MIMO技术对多跳无线网络的吞吐量、实时性和拓扑连通性等性能均有显著影响，并可结合物理层特性联合MAC层、网络层进行跨层协议设计，优化网络性能，为系统提供较好的QoS（qualityofservice）。

因此，MIMO技术是提高多跳无线网络系统性能的关键技术之一。

MIMO的研究国内外现状

随着IEEE802.11相关技术及产品的不断普及,研究者开始把他们的注意力移到了多信道多接口方面.需要修改NS2中的协议模型为进行多信道多接口相关的研究工作提供支持.前人已经对这个问题提出了多种方法,比较典型的如TENS[1]、Hyacinth[2]。

TENS主要集中在媒体介入层（MAC）和物理层的修改,通过对信道实现的修改支持多信道,但对多信道的支持是单接口的.Hyacinth对接口的数量进行了限制,并且只能是静态的路由才能使用多接口多信道.通过对以上两种方法的研究发现,并没有一种方法实现了有效灵活的多信道多接口扩展方式,以致以前的路由协议并不能够有效的使用多信道多接口这个新特性.本文的主要目的之一就是提供一种简单有效的扩展方式,使得在模拟的时候能够方便更改设置.首先,每个节点能够灵活定义接口数目,一个接口对应一个信道,在同一个环境中并不是每个节点都需要相同数目的接口;

其次,通过修改已有的路由协议或添加新的路由协议,使其具有多信道多接口能力.当节点具有多信道以后如何合理利用新增信道,本文也作了初步探索。

NS-2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，研究人员使用它可以很容易的进行网络技术的开发，NS-2（NetworkSimulator,version2）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。

NS是用Otcl和C++编写的。

当仿真完成以后，NS将会产生一个或多个基于文本的跟踪文件。

只要在Tcl脚本中加入一些简单的语句，这些文件中就会包含详细的跟踪信息。

这些数据可以用于下一步的分析处理，也可以使用NAM将整个仿真过程展示出来。

由于NS-2是开源的，因此允许用户自己修改其源代码来实现自己的协议，本次毕业设计目的就是通过修改NS-2的源代码来实现多信道多接口技术。

2、基本内容和技术方案

IEEE802.11标准在2.4GHz和5GHz物理层定义了多个不重叠的信道。

然而，今天的大多数AdHoc（无线自组织网络）的无线网络配置在一个单一信道，以确保所有的节点连接。

因此，无线电频谱提供的总带宽是没有充分利用。

为了满足高吞吐量的需求，必须利用一切可用的频谱。

过去的研究通过同步无干扰传输利用多信道，多接口增加网络容量。

在本设计中，我们使用网络仿真器（NS2）实施和评估利用多信道和多接口的接口转换技术。

仿真结果表明本方法很有效的提高了网络吞吐量。

本设计中，我会首先扩展NS2，使其支持MIMO；

然后，编写两个无线脚本来比较AdHoc网络中应用MIMO的优势，从而表明使用接口转换技术在提高网络吞吐量上、降低丢包率、降低延时等方面的有效性。

3、进度安排

第1—2周：

查找资料，确定论文题目。

第3—4周：

查阅相关文献资料，熟悉MIMO的基本原理及NS2的基本使用方法，提出MIMO的实现方案，完成开题报告。

第5—8周：

在导师指导下修改开题报告，确定最终的研究方向和技术路线，并根据自身情况确定任务书。

根据设计的系统框架，明确各模块的具体功能，阅读相关资料，熟悉相关技术。

第9—13周：

实现整个设计并完成论文初稿。

第14—15周：

在导师的指导下，对论文作进一步的修改，并完成外文文献的翻译工作。

第16周：

完成论文终稿，准备答辩PPT。

第17周：

做答辩最后的准备工作并且完成答辩。

4、指导教师意见

指导教师签名：

年月日

目录

摘要 1

Abstract 2

1绪论 3

1.1本课题国内外研究现状 3

1.2本文主要研究工作 3

2多信道多接口与节点模型 4

2.1多信道多接口 4

2.2节点模型 4

3节点模型的修改 7

3.1对ns-lib.tcl的修改 7

3.1.1四个新增的过程 7

3.1.2修改node-config过程 8

3.1.3修改create-wireless-node过程 9

3.2对ns-mobilenode.tcl的修改 10

3.2.1修改add-target过程 10

3.2.2修改add-target-rtagent过程 11

3.2.3修改add-interface过程 12

3.2.4修改初始化复位过程 13

3.3对mobilenode.[cc,h],channel.cc,mac-802_11.cc的修改 14

3.3.1修改mobilenode.[h,cc] 14

3.3.2修改channel.cc 15

3.3.3修改mac-802_11.cc 16

4路由协议的修改 17

4.1对aodv.h的修改 17

4.2对aodv.cc的修改 18

4.2.1修改类AODV的构造函数 18

4.2.2AODV路由发现过程与相应的修改 19

4.2.3sendHello,sendError函数的修改 23

4.2.4路由表更新函数rt_update的修改 25

4.2.5修改command函数 25

4.3对路由表的的修改 26

5仿真实现与结果分析 28

6总结与展望 30

6.1全文工作总结 30

6.2展望 30

参考文献 31

附录 32

致谢 39

摘要

IEEE802.11标准定义了在2.4GHz和5GHz频段内多个不重叠的物理层信道。

然而，现在大多数的无线Ad-Hoc网络是在一个单一的信道下配置的，以确保所有的节点相连接。

因此，无线频段所提供的总带宽并没有被充分利用。

为了满足高吞吐量的需求，必须利用一切可用的频带。

在以往研究的若干建议中，通过多个同步无干扰的传输，利用多信道、多接口来提高网络容量。

在这个项目中，我们运行和评测所使用的网络仿真软件为ns-2。

从单一接口转换到利用多信道多接口的技术。

这包括支持ns-2核心的集成的多信道、多接口（这在当前版本的ns-2下是不可实现的）。

仿真结果证明了在提高网络吞吐量，降低丢包率，降低时延方面的有效性。

关键词：

NS2；

多信道，多接口；

移动节点；

AODV协议

Abstract

TheIEEE802.11standarddefinesmultiplenon-overlappingchannelsatthephysicallayerinthe2.4GHzand5GHzspectrums.However,mostad-hocwirelessnetworkstodayareconfiguredtooperateunderasinglechannelinordertoensureconnectivityofalltheirnodes.Hence,theaggregatebandwidthpro