基于NS2的AODV协议仿真.docx

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桂林理工大学本科毕业设计·论文

摘 要

Adhoc网络是一种能随时随地组成网络而不依赖任何网络基础设备支持的自组网。

因此得到越来越广泛的应用。

由于Adhoc网络拓扑是动态变化的，具有无中心网络的自组织性，受移动终端的局限性等因素的影响，Adhoc网络的路由协议一直是Adhoc网络领域的研究热点。

AODV协议是Adhoc网络中的自组织按需距离向量协议，是应用最广泛的按需路由协议之一。

本文首先介绍了Adhoc网络的特点、应用领域、路由协议等，特别是对AODV的工作机制与特点进行了详细阐述。

然后介绍了相关的准备工作，包括

NS2平台在Linux下的安装和使用，NS2的特点、工作机制及相关工具。

接着介绍了用NS2对AODV进行仿真的场景规划及相应TCL编码，产生了NAM动画演示文件和数据记录trace文件。

最后根据仿真生成的trace文件，分析了场景中节点的数量及移动性对AODV的网络传输时延、丢包率这两个重要网络性能参数的影响，初步得出

AODV协议适用于中小型网络环境的结论。

关键词：

Adhoc网络；AODV；NS2；传输时延；丢包率

II

SimulationOfAODVProtocolBasedOnNS2

Abstract:

Adhocnetworkisanetworkcomposedofanytime,anywherewithoutrelyingonanynetworkinfrastructuretosupporttheadhocnetwork.Sogetmoreandmorewidelyused.SinceAdhocnetworktopologyisdynamic,withnocentralnetworkself-organization,affectbythelimitationsofmobileterminalsandotherfactors,AdhocnetworkroutingprotocolhasbeenahotresearchfieldofAdhocnetworks.

AODVprotocolinAdhocnetworksareself-organizingon-demanddistancevectorprotocolthatismostwidelyusedon-demandroutingprotocols.Thispaperfirstintroducescharacteristics,applications,routingprotocolsoftheAdhocnetwork,especiallyfortheworkingmechanismofAODVandfeaturesareelaborated.Thenintroducetherelevantpreparatorywork,includingtheinstallationanduseofNS2platformunderLinux,NS2characteristics,workingmechanismandrelatedtools.ThenintroducedusingNS2forAODVsimulationscenarioplanningandthecorrespondingTCLcode,resultinginaNAManimationfilesanddataloggingtr0acefiles.Finally,accordingtothetracefilesgeneratedsimulation,analysisofthenumberofnodesinthesceneandmobilityonAODVnetworktransmissiondelay,packetlossratioofthesetwoimportantnetworkperformanceparameters,preliminarydrawAODVprotocolforsmallandmediumnetworkenvironmentconclusion.

Keywords：

Adhocnetwork；AODV；NS2；packetlossratio；networkdelay

目次

IV

摘 要 I

Abstract II

1绪论.................................................................................................................................. 1

1.1研究背景 1

1.2选题领域的研究成果 1

1.3课题研究目标 2

2Adhoc网络概述 3

2.1Adhoc网络介绍 3

2.2Adhoc应用领域 3

2.3Adhoc路由协议 4

2.4AODV路由协议 5

2.5AODV路由算法 6

2.6AODV工作过程与路由特点 6

2.7本章小结 8

3NS2网络仿真 9

3.1NS2仿真工具 9

3.2OPENET与NS2的比较 9

3.3NS2安装 11

3.4NS2仿真 12

3.5GAWK的介绍 13

3.6Gnuplot介绍 13

3.7本章小结 13

4基于NS2的AODV协议仿真 14

4.1仿真环境场景的配置 14

4.2AODV协议场景代码的编写 15

4.3AODV协议仿真 18

4.4本章总结 21

5AODV协议的性能分析 22

5.1性能参数 22

5.2参数分析 23

5.2.1网络延迟的数据提取 23

5.2.2丢包率的数据提取 24

5.2.3数据平均值的计算 25

5.3仿真节点对AODV协议的影响分析 26

5.3.1仿真节点的变化对网络传输延时的影响 26

5.3.2仿真节点的变化对网络丢包率的影响 27

5.4仿真区域大小对AODV协议的影响分析 28

5.4.1仿真区域大小变化对网络传输延时的影响 28

5.4.2仿真区域大小变化对网络丢包率的影响 28

5.5本章小结 29

6结论 30

致谢 错误！

未定义书签。

参考文献 错误！

未定义书签。

1绪论

1.1研究背景

随着信息技术的发展，人们对摆脱有线网络束缚、随时随地可以进行通信有了更强烈的需求，无线网络技术在近年来得到迅速发展和普及，新技术不断涌现。

从蜂窝移动通信系统发展到无线网络、蓝牙等移动通信技术，使得人们彼此之间的通信交流越来越简单便捷。

随着科技的不断向前发展，人们对无线通信技术的要求越来越高，特别是某些有中心移动通信系统不能胜任的特殊场合，比如野外科学考察、发生自然灾害、瞬息万变的军事战场。

这些特殊场合不可能依赖于任何预先架有的网络设施，或者预先架设的网络基础设施已经遭到破坏而失去作用，这时就需要一种能够自动临时组网的移动无线通信技术。

所以，人们设计了一种无基站的移动无线网络—Adhoc网络技术，以满足上述特殊场合的需求。

Adhoc网络技术作为移动通信网络的一种特殊形式，无线通信技术和计算机网络技术的发展为Adhoc网络的出现奠定了基础。

Adhoc网络是一个多跳、临时、可自由移动的无中心网络，它不依赖固定的信息基础网络设施，既可以与现有的网络结合成多跳网络，达到有效延伸传统网络覆盖范围，同时也可以通过临时组网的方式在恶劣环境中支持移动节点间的数据、图像、话音等业务的无线传输通信。

Adhoc网络具有极大的灵活性和可扩展性，可以满足不同场合的需求，主要应用范围覆盖了工业、军事、商业、医疗、教育等各种领域。

在军事领域上，Adhoc因其具有特有的无需架设网络设施、可快速展开、抗毁性强等特点，已经成为数字化战场通信的首选技术。

1.2选题领域的研究成果

Adhoc网络作为无线网络的补充，被越来越广泛的应用到日常工作学习生活中。

国内外很多学者对Adhoc网络技术进行积极的探索和研究，主要研究方向集中在路由协议、MAC协议和网络性能安全等方面。

总结国内外研究现状，Adhoc网络主要研究成果有一下几个方面：

①新的路由协议：

路由协议是网络的重要组成部分，特别是在能量受限的Adhoc网络中，路由协议是网络正常运行的关键，最佳的路由协议能够提高Adhoc网络的整体性能，延长网络的寿命。

目前普遍得到认可的协议主要有AODV、DSR、DSDV、

WRP等。

现在多数对路由协议的研究都是对原协议的改进，但是这些协议离实用性还有一定的距离，有待进一步的研究测试。

如：

利用 DSR路由协议的源路由策略修

25

改AODV路由发现过程提出的AODV-PA协议。

在PADV-PA协议基础上为了减少路由发现过程中累积的节点数而提出的IMAODV协议。

在AODV的路由寻径问题上加以改进提出的AOMDV等改进方案。

②Adhoc组网：

目前一些学者正在研究使用蓝牙节点来组建Adhoc网络，已经形成了多种不同的方案，成为Adhoc网络研究的又一热点。

③Adhoc网络互连：

Adhoc网络通常情况下是以一种独立的网络形式存在的，即不与其他网络连接。

但是大多数情况下，为了更好的满足用户的需求，都会将Adhoc连接到其他网络中，尤其是Internet网络。

④信道接入技术：

信道接入技术是Adhoc网络的基础，决定点如何接入无线信道。

Adhoc的无线信道是多跳共享的多点信道，节点可以接收到邻居节点发送的信息，因此Adhoc网络存在隐藏节点和暴露节点的问题，信道接入技术能有效的解决这些问题。

目前影响比较大的协议有单信道接入MACA协议和双信道DBTAM协议。

1.3课题研究目标

本课题研究的是Adhoc网络中的AODV路由协议，对AODV路由协议的工作过程、特点、算法、网络性能进行分析。

通过对本课题的研究，希望能达到以下效果：

1）研究AODV路由协议，学习AODV路由协议。

2）使用NS2中的NAM工具演示AODV协议的工作过程。

3）使用GAWK对AODV协议在不同仿真场景下的网络参数进行整理和分析。

4）从整理的数据中对网络中的网络延迟、丢包率求平均值并进行分析。

5）使用Gnuplot绘图工具绘制不同仿真场景下的网络延迟和丢包率情况。

2Adhoc 网络概述

Adhoc网络建立的最初目的是源于军事通信的需要，其前身是分组无线网（PacketRadioNetwork）。

移动Adhoc网络是利用了移动终端的分组转发功能，通过节点间的合作并以多跳转发方式来完成信息的发送和接收。

移动 Adhoc（MANET）网络又称移动多跳网或移动对等网，是一种特殊的在不借助任何中间网络设备的情况下，可在有限范围内实现多个移动终端临时互连互通的网络，节点之间通过路由协议的协调，实现网