多接口无线mesh网的NS2仿真Word文档格式.docx

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专业：

电子信息工程

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重庆邮电大学教务处制

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，现在大多数的无线网状网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，无线频段所提供的频谱并没有被充分利用。

为了满足高吞吐量的需求，必须利用一切可用的资源。

NS2（NetworkSimulatorv2）是一款开放源代码的网络模拟软件，由于任何人可以获得、使用和修改其源代码，因而成为目前主流的网络仿真软件。

目前，NS2中的无线通信模型只支持单信道的仿真，并不支持无线网络的多信道仿真。

所以为了进行无线网络的多信道协议仿真，必须扩展NS2。

本文首先介绍了无线网状网络和仿真工具NS2，论述了现有的几种基于NS2的多信道扩展方法。

根据相关文献，在NS2中添加多信道多接口支持，使之支持多接口多信道以及接口转换。

为了证明多接口技术的优势,我们在NS2中对无线网状网络进行仿真，仿真结果证明了在提高网络容量方面的有效性，利用每个无线节点的多接口，可以提高无线网络的吞吐量。

【关键词】无线网状网NS2多信道多接口吞吐量

ABSTRACT

IEEE802.11standarddefinesmorethan2.4GHzand5GHzfrequencybandnotoverlappingthephysicallayerchannel.Now,however,mostofthewirelessmeshnetworkisasinglechannelconfiguration,toensurethatallthenodesconnected.Therefore，thewirelessfrequencybandthetotalbandwidthavailablehasnotbeenfullyutilized.Tomeetthedemandforhigh-throughput,wemustuseallavailablebandwidth.Inpreviousstudiesanumberofrecommendations,throughtheinterference-freetransmissionofmultiplesimultaneoususeofmulti-channel,multi-interfacetoincreasenetworkcapacity.

NS2（NetworkSimulatorv2）isanopensourcesoftwareofnetworksimulation,becauseanyonecangetuseandmodifyitssourcecode,ithasbeenbecamethemainstreamofnetworksimulationsoftware,ButMACdoesnotsupportmulti-channelsimulationNS2,NS2inthewirelesscommunicationmodelsupportsonlysinglechannelsimulation.Therefore,inordertofacilitatetheconductofmulti-channelwirelessnetwork,MACprotocolsimulation,wemustexpandNS2.

ThispaperintroduceswirelessmeshnetworkandNS2,discussesseveralexistingmulti-channelprotocolsimulationofdifferentdevelopmentmethodsofNS2.Accordingtoresearch,weaddmulti-channelmulti-interfacesupportinNS2,sothatmulti-channelmulti-interface,andinterfaceconversion.Inordertoprovethattheproposedconversionalgorithmandmulti-channelmulti-interface,interfacetechnologyadvantages,wesimulationofwirelessmeshnetworksintheNS2,Simulationresultsshowtheincreasednetworkcapacityintermsofeffectiveness,useofeachwirelessnode,multi-channelmulti-interface,cangreatlyimprovethethroughputofwirelessnetworks.

【Keywords】WirelessmeshnetworksNS2Multi-ChannelMulti-InterfaceThroughputcapacity

目录

前言……………………………………………………………………………...1

第一章无线网状网………………………………………………………………...2

第一节无线网状网概述2

第二节无线网状网的结构3

一、基础设施的网状网结构3

二、客户机结构4

三、混合式结构5

第三节无线网状网的优势5

第四节本章小结7

第二章多信道多接口解决方案…………………………………………………...8

第一节相关研究9

第二节方案简介11

一、HMCP协议11

二、AODV协议14

第三节本章小结16

第三章NS2与无线网络仿真……………………………………………………..17

第一节NS2基本原理17

一、NS2简介17

二、NS2移动节点模型18

三、基本工作流程20

第二节NS2多信道扩展现状20

一、TENS20

二、Hyacinth21

三、Ramon21

四、MMSM22

五、研究现状小结24

第三节扩展NS224

一、多接口节点模型24

二、改变NS2使其支持多接口以及接口转换25

第四节结果与分析25

一、仿真方案26

二、仿真输出26

三、仿真分析26

第五节本章小结28

结论.……………………………………………………………………………29

致谢.……………………………………………………………………………30

参考文献…………………………………………………………………………….31

附录…………………………………………………………………………….33

一、英文原文33

二、英文翻译43

三、仿真脚本52

前言

近年来，随着无线通信逐渐深入人心，WMN、MANET和3G等无线网络及相关技术取得了长足进步。

这些新技术中的一个值得关注的热点内容便是无线多信道传输技术及相关协议的研究。

传统的单信道技术，网络中的所有数据和信令都通过一条信道进行传输，网络性能受到极大限制，无法满足日益发展的无线通信需求。

而多信道技术则可以使无线网络具备多个可用信道，节点能够同时使用多个信道进行通信，因而通常能够极大的提升网络带宽和系统容量。

多信道通过分配独特的信道到相邻的接入点，用于基础设施的无线网络中。

然而，典型的无线网状网络被配置为只使用单一信道来确保其所有节点的连通性，因此，无线频带所提供的总带宽没有得到充分利用。

这样的两难激发了许多研究人员提出了多信道多接口的开发以提高网络容量。

IEEE802.11的许多接口可以从一个信道转换到另一个，允许接口访问多信道。

本文中，我们首先扩展NS2使之支持多信道多接口。

然后，我们利用NS2实现了接口的分配策略，从而研究在无线网状网络中多信道、多接口的应用。

本文的方法有两个主要优点，一是可用的接口数量比信道数量少，因为装备节点保证每个信道使用一个接口的费用是昂贵的；

二是802.11设备中不需要进行任何硬件修改。

最后，我们使用改进的NS2仿真一个简单的多信道多接口的无线网状网络，分析仿真结果，得出结论。

第一章无线网状网

第一节概述

无线网状网，是指通信节点与电信基础设施之间通信不是传统的一跳关系，而是通过邻近节点的多跳中继后接入网络。

从网络特性上看，无线网状网和传统的移动AdHoc网络有很多相似之处。

例如，在两种网络环境中，网络节点既是一个网络客户端，也是一个路由器。

节点之间相互通信，构成多点到多点的网状结构，具有自组织、自配置和自愈的特性。

无线网状网与AdHoc主要区别是流量模式：

在无线网状网中，实际业务流量进出网关，而AdHoc流量发生在任意节点之间。

无线网状网不是一项可以单独成系统的技术。

无线个域网、无线局域网、无线城域网和无线广域网都是它可以发挥作用的舞台。

就产业化方面来说，基于IEEE802.11技术的无线网状网发展最为迅猛，目前已建的无线网状网基本上是建立在IEEE802.11技术之上的。

无线网状网的网络组织方式与传统蜂窝网络迥然不同，其优异的特性受到学术界和产业界的青睐。

总的来说，其特性包括：

（1）覆盖广

在无线网状网中，由于节点间距很短，每个节点只需保持较低的发射功率就可以建立连接，这就意味着用户的加入不像无线局域网那样受发射功率的影响。

同时，较短的节点间距也意味着传输受到障碍物阻挡的可能性降低，便于采用视距或准视距传输。

对于网络边缘或因障碍物阻挡形成的通信盲区，无线网状网都可以提供充足的覆盖率。

（2）可靠性高

在无线网状网中，链路为网状结构，每个节点可使用的链路数大大增加，且每个网络节点都具有链路功能，如果其中的某一条链路出了故障，节点便可以自动转换到其他可选链路进行接入，因而网络的可靠性有了很大程度的提高。

（3）具有自配置能力

无线网状网是一种自组网，不需要或很少需要人工配置网络。

因而，网络能够自动判断并更新网络相关配置，增加新的装置或重新定位现有装置简单易行。

如果节点间距太远，只要增加一个或几个转发节点，就可以填补网络中的空隙。

（4）建设与维护简便

在无线网状网中，接入点的选择更具有灵活性，无线网状网可以安装在路灯、交通灯和道路两侧建筑物外壁等。

当采用全向天线时，无线网状网可以很快地安装并投入使用，每个节点都有多条路由可供选择，局部网络的维护或升级不会影响网络整体的运行。

（5）投资灵活，风险下降

由于不需要建设基站，其初始建网成本较低，随后投资可以按需增加。

第二节无线网状网的结构

无线网状网是使用多跳方式通信的全无线网络，数据流量进出有线Internet网关，与平面AdHoc网络相比，无线网状网呈现分层的特点；

无线网状网中的节点，按其功能可以分为Mesh路由器和Mesh客户机两类。

Mesh路由器不仅具有无线网状网路由的功能，它还具有网关或者网桥的功能