无线网络仿真软件使用.docx

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无线网络仿真软件使用

无线网络仿真软件使用

——one

1.软件安装准备说明

（1）安装平台：

window8

（2）所需软件：

one_1.5.1.zip（windows版），jdk-8u20-windows-x64.exe（jdk1.8），ActivePerl（windows平台perl解释器），Graphviz（用于将程序生成的数据绘图，程序会生成与graphviz兼容的文件）。

2.软件安装

（1）安装JDK，双击jdk-8u20-windows-x64.exe文件，一直选择默认安装即可。

注意选择一个合适的安装路径即可。

（2）为JDK配置环境变量。

控制面板—>系统与安全—>系统—>高级系统设置—>环境变量中新建一个JAVA_BIN用户变量，如图1所示。

然后在系统变量中找到path变量，把JAVA_BIN添加到path中，并在后面加上“;（注意是英文输入法下的）”，添加完成如图2所示。

点击确定即可。

图1

图2

（3）测试JDK安装成功，打开DOS命令窗口，输入javac，如果在窗口中能够出来一些提示，如图4所示，就说明环境变量注册成功。

如果提示命令不存在，如图3所示，则表示注册不成功。

图3

图4

3.程序的运行

（1）编译源代码。

我的one程序文件夹的路径为E:

\one_1.5.1，在DOS窗口中用cd命令进入one_1.5.1所在的目录，如图5所示。

图5

（2）输入命令编译程序，命令为compile.bat，如图6所示。

图6

（3）执行程序。

输入命令执行程序，命令为one.bat，如图7所示。

将会出现程序图形界面，如图8所示。

此时程序运行成功，并且运行成功地是默认程序。

图7

图8

4.One的进一步学习

首先，从整体上把握ONE的基本框架，如图1-9所示。

从图上可以看出，在ONE中，一个模拟环境包含节点的移动模拟，路由模拟，可视化的界面以及消息报告模块。

移动模型可以通过整合的移动模块产生，也可以通过外部的接口人工导入，模拟产生的消息事件可以导出到报告模块做进一步分析。

节点移动行为通过movementmodels实现，软件已经整合了六种移动模型。

当然也可以自定义自己的移动模型，定义的方法有两种，一种方法通过外部收集的trace集进行导入，trace集有严格的数据格式（比如节点位置（GPS），buffersize，速度等）。

另外一种方法通过一个外部模块接口实现。

路由功能通过routingmodular实现，同样，ONE已经定义了六种路由模型

，这六种路由模型皆为activerouting，为了与外部的其他DTN路由模拟器的路由模型（如dtnsim）交互，或是方便自定义自己的路由算法，ONE特意设定了一个passiverouting接口，如此，方便了ONE路由模型的扩展。

路由模块主要负责消息的传送，包括消息的copy，relay，receive，abort等事件。

消息事件的产生则由eventgenerator负责。

模拟的结果作为输出事件通过simulationengine输入到reportmodular中做进一步分析处理，处理结果再进一步被外部的post-processingtools处理，产生关于本次模拟的统计信息，这些信息可以通过作图工具（如Graphviz和gnuplot）直观地显示出来。

另外，GUI可以显示出整个模拟的场景和节点的状态信息，如：

位置，相遇时间，信息携带者，信息传送的量等。

     各个模块详细记录了当前操作的状态，模块之间通过bus进行通信，共享各模块相互操作的结果。

如节点移动模块可以根据路由模块的状态改变它的移动行为，反过来，路由模块可以基于节点移动模块中的相遇时间调整通信的参数。

图5

4.1Softwarearchitecture

 首先，软件各个模块的package，以及它们之间的交互显示如图10所示。

图6

 每个模块分别对应上面的体系结构，其实现都是继承至一个基类，然后进行自身模块的扩展，corepackage实现了DTN主机以及它们之间的连接关系；guipackage实现和GUI相关的类，playfieldpackage是它的一个子类，负责整个界面的中央部分，ui实现了与用户交互的接口类和基于文本的console接口（传说中的黑框，ONE中也作为模拟界面，名为patch）。

routing实现路由功能，movement实现节点的移动行为，将routing和movement模块产生的结果导入到reportpackage中进行处理，最后，testpackage没有直接和核心模块相连，它主要包含系统测试的相关类，以此来检验模拟的结果是否达到真实的场景需求。

4.2Movementmodels

如图11所示，节点的移动实现都是继承自MovementModel，软件实现了六种基本的移动模型，每种模型的运作机理详见，ExternalMovement模块可以对导入的trace进行操作，trace数据的移动模型一般是基于map的，其数据格式是WKT，换句话说，只有WKT格式，ONE才能识别，有一个工具可以将获取的trace数据格式转化成WKT进行模拟，即一个GIS的开源项目OpenJUMP。

图7

4.3Routingmodels

同样，各路由模块的实现也是继承自MessageRouter，主要实现了六种activerouting， FirstContact,DirectDelivery,SprayandWait（normalandbinary）,Epidemic,PRoPHETandMaxPropandwithinreference。

PassiveRouter模块定义了加载其他路由协议的接口。

图8

4.4MobilityModel

从大的方面，可以分为三种：

1）随机移动；

2）基于Map的随机移动；

3）基于用户行为的移动

进一步细分：

1）RandomWalk（RW）

2）RandomWaypoint（RWP）

3）RandomMap-Based Movement（MBM）

4）ShortestPathMap-BasedMovement（SPMBM）

5）RoutedMap-BasedMovement（RMBM）.

6）WorkingDayMovementModel（WDM）

所有的移动模型都封装成一个类，继承于MovementModel，提供节点选择新路径的接口，SimMap类中描述了Map数据，DijkstraPathFinder类可以使用这些数据来找到一条最短路径，PointOfInterest类可以从Map数据中选择合理的POI数据点。

模型见初识theONE。

下面分别描述几种模型。

（1）RW：

节点从当前位置随机选择一个方向和速度移动到一个新的位置，方向和速度从一个预先定义的范围里面选择，如：

[speedmin,speedmax],[0,2π].通过一个固定的时间间隔t或固定的距离d之后，节点的方向和速度在重新计算。

如图13所示。

图9

（2）RWP：

该模型类似RW，只不过节点在选择下一个方向和速度时有一段自定义的暂停时间（Pausetime），节点需要在这个节点待一段时间，如图14所示。

图10

（3）MBM：

依托于Map数据，选择一个节点随机地放置在maparea，使其在该路段上行驶，直到到达一个路段终点，然后选择返回或结束，如果节点到达一个十字路口，再随机选择一个方向行驶，如果达到预先配置的距离或时间，停止一段时间，在继续行驶，如果达到目的地，则停止行驶。

（4）SPMBM：

该模型为MBM的升级版，节点从map数据中通过Dijkstra算法找出一条最短的路径，然后沿着这条路径进行行驶。

（5）RBMB：

该模型适用于一些有着预定义的路径的节点，如Bus，train等节点。

其包含了一条路径中所有可能遇到的stop和在stop停止的时间间隔。

（6）WDM：

该模型考虑了用户的行为，包括用户可能sleepingathome,workingatoffice,以及goingoutwithfriendsintheevening等活动。

此外，WDM中引入社交关系和社区（community）的概念。

4.5RoutingModel:

ONE实现了六种路由协议，涵盖了DTN路由协议的所有类型，包括single-copy，n-copy，unlimited-copy以及基于估计的协议。

1）DirectDelivery（DD）,

2）FirstContact（FC）

3）Spray-and-Wait,

4）PRoPHET

5）Max-Prop,and

6）Epidemic.

所有的路由协议都封装成一个类，继承于MessageRouter类，该类有两个兄弟类，ActiveRouter和PassiveRouter类，所有实现的六种路由协议皆继承自ActiveRouter类，而PassiveRouter类提供用户自定义的路由协议类的上层接口。

（1）DD：

是一种single-copy的路由协议，只有当携带信息的节点遇到目的节点的时候，才进行数据转发。

（2）FC：

也是一种single-copy的路由协议，携带信息的节点只要遇到一个节点，就进行转发，直到到达目的节点。

这两种方法保证了整个网络中只有一个信息的copy，只要信息转发成功，就将原信息删除，是简单的store-and-forward.虽然节省了网络带宽，但不能提高网络中信息的传送率。

（3）Epidemic:

是一种n-copy的路由协议，泛洪式的信息传播方式，携带信息的节点将自己所有的信息进行泛洪，直到到达目的节点，或TTL时间到进行删除。

（4）Spray-and-Wait:

和Epidemic比较相像，只不过限制信息copy的数量。

这两种方法虽然能提高网络中信息的传送率，但大量消耗网络的资源，如网络带宽和节点的存储能力。

所以，为了权衡上面几种协议之间的利弊，提出了下面基于估计的两种协议。

基于估计的协议的本质的原理是：

通过节点之间维护着一张和其他节点相遇的表，通过概率模型计算，如果两个节点相遇，那么根据他们估计的相遇概率，可以估计它们下次再次相遇的概率，选择相遇概率大的节点进行转发。

（5）PRoPHET:

该协议模型选择和目的节点相遇概率大的节点进行转发。

（6）Max-Prop:

该协议进一步优化，使用相遇概率通过Dijskra算出从一个节点到目的节点的最短路径，选择在最短路径上的节点进行转发。

5.案例演示

5.1案例要求：

模拟无线网络：

100个节点，每个节点随机移动，速度1~2m/s；节点的无线通信设备的覆盖半径10m，传输速率1Mb/s；网络区域：

长5000m，宽5000m；仿真时间：

10000s。

5.2修改参数

（1）如图15所示，设置节点数为100个节点。

如图16所示为前3组中每一组的节点个数；如图17所示为第4组节点个数；如图18所示为第5组节点个数；如图19所示为第6组节点个数。

六组节点个数相加一共是100个。

图15

图16

图17

图18

图19

（2）如图20所示，设置每个节点移动速度为1~2m/s。

图20

（3）如图21所示，设置每个节点的无线通信设备的覆盖半径10m，传输速率1Mb/s。

图21

（4）如图22所示，设置网络区域：

长5000m，宽5000m。

图22

（5）如图23所示，设置仿真时间：

10000s。

图23

（6）配置完成之后在DOS窗口中